JP3584404B2 - Semiconductor chip mounting method - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空タグ、物流管理用ラベル、無人改札用パス等として機能する電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造等に好適な半導体チップの実装方法に係り、特に、配線基板上に半導体ベアチップをフリップチップ接続方式で低コストに実装可能とした半導体チップの実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電磁波読み取り可能なデータキャリアとしては、例えば、特開平６−２４３３５８号公報に記載された航空タグが知られている。この航空タグは、近い将来、空港における顧客荷物の管理等に使い捨て方式で使用されることが予測され、その際には、例えば世界的規模の航空会社の場合、その１社だけでも月産８５０万枚と言った膨大の需要が見込まれる。そのため、この種の航空タグに関しては、超低コストな大量生産技術の確立が望まれている。
【０００３】
同公報に記載された航空タグは、長方形状を有するＰＥＴフィルム製基体の片面に、アンテナコイルとなる渦巻状導体パターンと、送受信回路やメモリ等となるＩＣ部品を搭載して構成されている。
【０００４】
アンテナコイルとなる渦巻状導体パターンを保持する航空タグ本体は、ＰＥＴフィルムの片面に被着された銅箔やアルミ箔をエッチング処理にて選択腐食させることで形成することができる。そのため、公知のフォトリソ技術によるレジスト形成工程、それに続く湿式エッチング工程等により、ＲＴＲ（Ｒｏｌｌ ＴｏＲｏｌｌ）による連続生産ラインを容易に実現することができる。一方、航空タグ本体に搭載されるべき送受信回路やメモリ等となる回路部品は半導体集積技術を用いて１チップ化されている。
【０００５】
本出願人は、先に、上述の送受信回路やメモリ等を構成する半導体ベアチップを、フィルム状の絶縁性小片（一種の配線基板）に予め実装することでモジュール化を行い、この電子部品モジュールを航空タグ本体を構成するＰＥＴフィルム上に接着することで、航空タグの生産性を向上させることを提案している。
【０００６】
ところで、航空タグに接着される上述の電子部品モジュールのように、高度の薄型化を要求される電子部品搭載シートにおいては、配線基板上にベアの半導体チップを直接実装するフリップチップ接続方式に関する提案が盛んになされている。
【０００７】
フリップチップ接続方式の一例（以下、第１従来方式と言う）が図１４に示されている。この第１従来方式にあっては、半導体チップａの底面電極（図示せず）にあらかじめ接続用の突起状端子（以下、バンプと言う）ｂを形成しておき、このバンプｂと配線基板ｃ上の配線パターンの電極領域ｄとを位置合わせした後、両者間をハンダ、導電性ペースト等の接合材ｅにより接続するようにしている。
【０００８】
この第１従来方式にあっては、（１）バンプｂと配線パターンの電極領域ｄとを接続するための接合材ｅの供給、硬化等の工程が複雑であること、（２）バンプ接続部分の耐湿信頼性や半導体の搭載強度を得るため、チップａと基板ｃとの間にアンダーフィルと呼ばれる絶縁樹脂ｆを充填してバンプ接続部分を封止する必要があること、（３）アンダーフィルとなる絶縁樹脂ｆを充填硬化させる工程が必要となること、等のために製造コストが高くなると言った問題が指摘されている。
【０００９】
フリップチップ接続方式の他の一例（以下、第２従来方式と言う）が図１５に示されている。この第２従来方式は第１従来方式の問題点を解決するものであり、特許第２，５８６，１５４号公報で提案されているような、異方導電シートを用いて配線基板上に半導体ベアチップを実装するものである。
【００１０】
この第２従来方式にあっては、熱可塑性や熱硬化性の樹脂中に導電性の微粒子を分散させた異方導電シートｇを半導体ベアチップａと配線基板ｃとの間に介在させ、熱圧着によって樹脂を流動させ、バンプｂと配線パターンの電極領域ｄとの間に挟まれた導電性の微粒子ｈによって厚さ方向の電気的接続を得るようにしている。
【００１１】
この方法では、半導体を配線基板上に実装する際の配線パターンとの位置合わせが比較的ラフに行える上に、樹脂硬化時間が１０〜２０秒と短く、アンダーフィル等の封止材を用いる必要がなく、低製造コスト化が狙えると言った効果がある。その反面、（１）異方導電シートｇは比較的高価であること、（２）その硬化には２００℃以上という高い温度が必要なため、耐熱性のない基板には用いることができないこと、（３）比較的短時間ではあるものの、樹脂材の硬化には１０〜２０秒を要し、さらなる工程の簡略化、高速化というのは困難であること、（４）バンプと基板パターン間の電気的接続は、樹脂材内に分散された導電微粒子の接触により行うため、接続の信頼性に乏しいこと、等の問題がなおも指摘されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のフリップチップ接続方式における上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、配線基板上に半導体チップを迅速に、電気的にも機械的にも確実に、さらに低コストに、実装可能なフリップチップ接続方式による半導体チップの実装方法を提供することにある。
【００１３】
また、この発明の他の目的とするところは、上記の実装方法に好適なフリップチップ接続用配線基板を提供することにある。
【００１４】
また、この発明の他の目的とするところは、上記の配線基板を簡単かつ低コストに製造可能なフリップチップ接続用配線基板の製造方法を提供することにある。
【００１５】
さらに、この発明の他の目的とするところは、航空タグ、物流管理用ラベル、無人改札用パス等として機能する電磁波読み取り可能なデータキャリアを低コストに大量生産することが可能な電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造方法を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的並びに効果については、実施の形態の記載等を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明の半導体チップの実装方法は、配線パターン上の電極領域を覆う熱可塑性樹脂被膜を加熱溶融させた状態において、その溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜の上に半導体ベアチップのバンプを超音波を付与しつつ押し付けることにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜を押し退けてバンプと電極領域とを接触させる工程と、
前記バンプと電極領域とが接触した状態において、超音波を継続的に付与することにより、バンプと電極領域とを超音波接合させる工程と、
前記溶融した熱可塑性樹脂を冷却固化させて、半導体ベアチップ本体を配線基板上に接着させる工程と、
を具備する。
【００１８】
ここで、『配線パターン上の電極領域を覆う熱可塑性樹脂被膜を加熱溶融させた状態において、』とあることから明らかなように、この発明で使用される配線基板の配線パターン上の電極領域には、予め熱可塑性樹脂の被膜が形成されている。この被膜は、配線パターンの電極領域のみを覆うものであってもよく、また配線パターン表面の全面を覆うものであってもよい。
【００１９】
また、ここで『配線パターン上の電極領域』とは、電子部品の端子等が接続される予定位置を含む配線パターン上の一定小領域を意味する。この電極領域には配線パターン上の一般にはランド等と称される部分が含まれるであろう。
【００２０】
また、『加熱溶融』とあるのは、熱可塑性樹脂被膜が加熱されて溶融している状態と加熱されてある程度まで軟化している状態との双方を含む概念を意味している。さらに、ここで言う『熱可塑性樹脂』は、接着剤としての良好な特性を有するものであることが好ましい。
【００２１】
そして、このような構成によれば、（１）バンプと電極領域との接合は超音波による拡散接合であるため、確実な電気的導通が図れること、（２）接合部が樹脂封止されるため、耐湿性が良好となることと、（３）半導体チップと配線基板とが熱可塑性樹脂の硬化の際に接着されるため、引っ張り等に対する機械的な実装強度が高いこと、（４）電気的導通と機械的結合とを短時間で同時になし得ること、（５）特別な封止乃至接着工程、並びに、接着材料が不要なため製造コストが低いこと、（６）基板表面が露出している部分については熱可塑性樹脂被膜は存在しないから、加熱時に基板表面が必要以上にべた付くことがないこと、等の作用効果が得られる。
【００２２】
また、この発明のフリップチップ接続用配線基板は、配線パターンの表面がその全面に亘って熱可塑性樹脂被膜により覆われている。
【００２３】
このような構成によれば、上述の実装方法に使用した場合、配線パターンの表面がその全面に亘って熱可塑性樹脂被膜により覆われているので、耐湿性の良好な封止構造並びに引っ張り強度の高い接着構造が得られる。
【００２４】
また、この発明のフリップチップ接続用配線基板の製造方法は、配線パターンをエッチング処理にて形成する際に使用されるエッチングマスク材として熱可塑性樹脂を使用する。
【００２５】
このような構成によれば、配線パターンの形成のためのエッチング処理に使用されたエッチングマスク材がそのまま導体パターン表面の全面を覆う熱可塑性樹脂被膜となるため、別途被膜形成工程が不要で手間が掛からず、低コストに製造できる。
【００２６】
また、この発明の電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造方法は、フィルム状、シート状、乃至薄板状の絶縁性基体にアンテナコイルを構成する渦巻状導体パターンを保持させてなるデータキャリア本体と、フィルム状、シート状、又は薄板状配線基板の配線パターン上に送受信回路やメモリ等を構成する半導体ベアチップを実装してなる電子部品モジュールとを一体化してなる電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造方法である。
【００２７】
このデータキャリアの製造方法において、主たる特徴的な事項は、前記フィルム状、シート状、又は薄板状配線基板の配線パターン上に半導体ベアチップを実装してなる電子部品モジュールを製造する工程にある。
【００２８】
すなわち、この電子部品モジュールを製造する工程には、前記配線パターン上の電極領域を覆う熱可塑性樹脂被膜を加熱溶融させた状態において、その溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜の上に半導体ベアチップのバンプを超音波を付与しつつ押し付けることにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜を押し退けてバンプと電極領域とを接触させる工程と、前記バンプと電極領域とが接触した状態において、超音波を継続的に付与することにより、バンプと電極領域とを超音波接合させる工程と、前記溶融した熱可塑性樹脂を冷却固化させて、半導体ベアチップ本体を配線基板上に接着させる工程と、が含まれる。
【００２９】
そして、このような構成によれば、前述した（１）バンプと電極領域との接合は超音波による拡散接合であるため、確実な電気的導通が図れること、（２）接合部が樹脂封止されるため、耐湿性が良好となることと、（３）半導体チップと配線基板とが熱可塑性樹脂の硬化の際に接着されるため、引っ張り等に対する機械的な実装強度が高いこと、（４）電気的導通と機械的結合とを短時間で同時になし得ること、（５）特別な封止乃至接着工程乃至材料が不要なため製造コストが低いこと、（６）基板表面が露出している部分については熱可塑性樹脂被膜は存在しないから、加熱時に基板表面が必要以上にべた付くことがないこと、等の作用効果を通じて、航空タグ、物流管理用ラベル、無人改札用パス等として機能する電磁波読み取り可能なデータキャリアを低コストに大量生産することが可能となる。
【００３０】
また、この発明の電子部品モジュールの製造工程に使用される配線基板は、配線パターンの表面がその全面に亘って熱可塑性樹脂被膜により覆われている。
【００３１】
このような構成によれば、上述の電子部品モジュールを製造する工程に使用した場合、配線パターンの表面がその全面に亘って熱可塑性樹脂被膜により覆われているので、耐湿性の良好な封止構造並びに引っ張り強度の高い接着構造が得られる。
【００３２】
また、この発明の配線基板の製造方法は、配線パターンをエッチング処理にて形成する際に使用されるエッチングマスク材として熱可塑性樹脂を使用する。
【００３３】
このような構成によれば、配線パターンの形成のためのエッチング処理に使用されたエッチングマスク材がそのまま導体パターン表面の全面を覆う熱可塑性樹脂被膜となるため、別途被膜形成工程が不要で手間が掛からず、低コストに製造できる。
【００３４】
また、この発明の電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造方法は、フィルム状樹脂製基体にアンテナコイルを構成する金属箔パターンを保持させてなるデータキャリア本体と、フィルム状樹脂製基体表面のアルミ箔配線パターンに送受信回路やメモリ等を構成する半導体ベアチップを実装してなる電子部品モジュールとを一体化して構成される電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造方法である。
【００３５】
この電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造方法において、主たる特徴的な事項は、前記フィルム状樹脂製基体表面のアルミ箔配線パターン上に半導体ベアチップを実装してなる電子部品モジュールを製造する工程にある。
【００３６】
すなわち、この電子部品モジュールを製造する工程には、前記アルミ箔配線パターン上の電極領域を覆う熱可塑性樹脂被膜を加熱溶融させた状態において、その溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜の上に半導体ベアチップのバンプを超音波を付与しつつ押し付けることにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜を押し退けてバンプと電極領域とを接触させる工程と、前記バンプと電極領域とが接触した状態において、超音波を継続的に付与することにより、バンプと電極領域とを超音波接合させる工程と、前記溶融した熱可塑性樹脂を冷却固化させて、半導体ベアチップ本体を配線基板上に接着させる工程と、が含まれる。
【００３７】
また、この発明の配線基板は、アルミ箔配線パターンの表面がその全面に亘って熱可塑性樹脂被膜により覆われている。
【００３８】
また、この発明の配線基板の製造方法は、アルミ箔配線パターンをエッチング処理にて形成する際に使用されるエッチングマスク材として熱可塑性樹脂を使用する。
【００３９】
本発明の好ましい実施の形態では、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂又はポリエステル系樹脂が使用される。
【００４０】
このような樹脂を使用することにより、エッチングマスクとしての良好な耐薬品性、並びに、半導体チップ側の金属バンプと配線パターン側の金属電極領域との間の良好な接合強度が得られると言う作用効果が期待される。すなわち、ポリオレフィン系樹脂はＮａＯＨ等のアルカリ性エッチング液に、又ポリエステル系樹脂はＦｅＣｌ２等の酸性エッチング液に対して良好な耐性を呈する。しかも、それらの樹脂は、接着性にも優れる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る半導体チップの実装方法の好適な実施の一形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００４２】
先に述べたように、本発明の半導体チップの実装方法は、配線パターン上の電極領域を覆う熱可塑性樹脂被膜を加熱溶融させた状態において、その溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜の上に半導体ベアチップのバンプを超音波を付与しつつ押し付けることにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜を押し退けてバンプと電極領域とを接触させる工程と、前記バンプと電極領域とが接触した状態において、超音波を継続的に付与することにより、バンプと電極領域とを超音波接合させる工程と、前記溶融した熱可塑性樹脂を冷却固化させて、半導体ベアチップ本体を配線基板上に接着させる工程と、を具備するものである。
【００４３】
斯かる実装方法を含む一連の工程の概略が図１の工程図に示されている。この一連の工程には、金属箔積層材製造工程（Ａ）、エッチングマスク印刷工程（Ｂ）、配線パターン形成のためのエッチング工程（Ｃ）、超音波実装工程（Ｄ）と、接着工程（Ｅ）とが含まれている。以下、それらの工程の詳細を順に説明する。
【００４４】
［金属箔積層材製造工程（Ａ）］
この工程では、フィルム状配線基板の原材をなすＡｌ−ＰＥＴ積層材１を製造する。このＡｌ−ＰＥＴ積層材１は、例えば、２５μｍ厚のＰＥＴフィルム２の片面（図では上面）に、ウレタン系接着剤を介して３５μｍ厚の硬質アルミ箔３を重ね、これを１５０℃、圧力５ｋｇ／ｃｍ２の条件で熱ラミネートを経て積層接着させる工程を経て製造される。
【００４５】
［エッチングマスク印刷工程（Ｂ）］
この工程では、Ａｌ−ＰＥＴ積層材１の硬質アルミ箔３の表面に所要配線パターン形状のエッチングレジストパターン４を形成する。このレジストパターン４の形成は、例えば、１５０℃程度の温度で溶融するポリオレフィン系の熱可塑性樹脂製接着剤を、グラビア印刷等の方法によって硬質アルミ箔３の表面に厚さ４〜６μｍ程度塗布することによって行われる。この塗布厚は、搭載されるベアチップのバンプサイズ乃至形状に応じて調整することが好ましい。
【００４６】
［エッチング工程（Ｃ）］
この工程では、エッチングレジストパターン４から露出するアルミ箔部分５を従来公知のエッチング処理で除去することにより、硬質アルミ箔３からなる配線パターン６を形成する。この配線パターン６の形成は、エッチングレジストパターン４から露出するアルミ箔部分５を、例えば、エッチング液であるＮａＯＨ（１２０ｇ／ｌ）に温度５０℃の条件にて晒すことによって行われる。このエッチング工程で得られた配線基板７の表面には、硬質アルミ箔３からなる配線パターン６が出現される。また、この配線パターン６の表面は、その全面に亘ってエッチングレジストパターン（エッチングマスク）４として使用したポリオレフィン系の熱可塑性樹脂製接着剤により覆われている。換言すれば、この配線パターン６の少なくとも電極領域（後述する半導体ベアチップのバンプとの接続予定領域）の表面は熱可塑性樹脂被膜４ａにより覆われている。
【００４７】
［超音波実装工程（Ｄ）］
この工程では、超音波を付与しつつ、半導体ベアチップ８を配線基板７上に実装する。この工程は、配線パターン６上の電極領域１０を覆う熱可塑性樹脂被膜４ａを加熱溶融させた状態において、その溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜４ａの上に半導体ベアチップ８のバンプ９を超音波を付与しつつ押し付けることにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜４ａを押し退けてバンプ９と電極領域１０とを接触させる工程（第１工程）と、バンプ９と電極領域１０とが接触した状態において、超音波を継続的に付与することにより、バンプ９と電極領域１０とを超音波接合させる工程（第２工程）と、を含んでいる。
【００４８】
すなわち、半導体ベアチップ８は厚さ１５０μｍであって、その底面から接続用の金属端子であるバンプ９を突出させた、いわゆる表面実装型部品として構成されている。第１の工程では、このバンプ（例えば金より成る）９は、超音波振動を付加した状態で、１５０℃の加熱により溶融した熱可塑性樹脂被膜４ａに押し当てられる。すると、溶融した熱可塑性樹脂被膜４ａは、バンプ９の超音波振動によりバンプ９の先端位置より押し退けられて除去され、さらにアルミ箔配線パターン６表面上の酸化物層等も振動により機械的に除去される。その結果、バンプ９と電極領域１０とが接触させられる。第２の工程では、その後、さらに振動による摩擦熱によりバンプ９と配線パターン６の電極領域１０とが加熱され、金原子がアルミ箔内に拡散した金属融着部が形成されて両者の超音波接合が完了する。
【００４９】
以上の第１並びに第２の工程は、半導体ベアチップ８を所定位置に配置した後、例えば、負荷圧力０．２ｋｇ／ｍｍ２下で、振動数６３ＫＨｚの超音波振動を数秒程度加えることにより完了される。
【００５０】
この超音波実装工程のより詳細が図２の工程図に示されている。同図（ａ）に示される位置決め工程では、それぞれ真空吸着機能を有する超音波ホーン１１とヒータテーブル兼用アンビル１２とを上下に対向配置した状態において、超音波ホーン１１には矢印１１ａに示されるようにベアチップ８を吸着保持させ、またヒータテーブル兼用アンビル１２には矢印１２ａに示されるように配線基板７を吸着保持させる。この状態において、超音波ホーン１１とヒータテーブル兼用アンビル１２とを水平方向へと相対移動させつつ、ベアチップ８側のバンプ９と配線基板７側の配線パターン６の電極領域１０との位置決めを行い、同時にヒータテーブル兼用アンビル１２によって配線基板７を１５０°Ｃに加熱する。
【００５１】
同図（ｂ）に示される熱可塑性樹脂接着剤の除去工程では、超音波ホーン１１とヒータテーブル兼用アンビル１２とによって、矢印ｖに示されるように、超音波振動（６３．５ＫＨｚ、２Ｗ）を付与しつつ、矢印Ｐに示されるように、負荷圧力（０．１〜０．３Ｋｇｆ）により、ベアチップ８のバンプ９を加熱溶融状態にある熱可塑性樹脂接着剤（熱可塑性樹脂被膜）４ａに押し当てることにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜４ａを押し退けてバンプ９と電極領域１０とを接触させる。
【００５２】
同図（ｃ）に示される超音波接合工程では、さらに超音波振動ｖを継続的に付与することにより、金属間の拡散接合を進行させて、バンプ９と電極領域１０とを超音波接合させる。
【００５３】
再び、図１に戻って、説明を続ける。
［接着工程（Ｅ）］
この工程では、配線基板に付与された１５０℃の加熱を除去することにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜４ａを自然冷却又は強制冷却により再硬化させて、半導体ベアチップ８本体と配線パターン６との間を接着させる。すなわち、半導体ベアチップ８の底面と配線基板７との間に満たされた溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜４ａが冷却固化されて、半導体ベアチップ８と配線基板７とが強固に接着固定されるのである。
【００５４】
以上の工程（Ａ）〜（Ｅ）を経て完成された実装構造が図３に示されている。同図に示されるように、この実装構造によれば、（１）バンプ９と電極領域１０との接合は超音波による拡散接合であるため、確実な電気的導通が図れること、（２）バンプ９と電極領域１０との接合部が樹脂封止されるため、耐湿性が良好となること、（３）半導体チップ８と配線基板７とが熱可塑性樹脂被膜４ａの硬化の際に接着されるため、引っ張り等に対する機械的な実装強度が高いこと、（４）電気的導通と機械的結合とを短時間で同時になし得ること、（５）特別な封止乃至接着工程、並びに、接着材料が不要なため製造コストが格段に低いこと、（６）基板表面が露出している部分については熱可塑性樹脂被膜は存在しないから、加熱時に基板表面が必要以上にべた付くことがないこと、等の作用効果が得られる。
【００５５】
本実施形態の樹脂被膜を用いた実装方法の場合における半導体ベアチップ８と配線パターン６との間の接合強度を、超音波接合のみを用いた場合におけるそれと比較して図４に示す。同図から明らかなように、本発明実装方法の場合には、超音波接合のみの場合に比較して、２〜３倍のもの強力な接合強度が得られた。これは、半導体チップ８と配線基板７とが熱可塑性樹脂被膜４ａの硬化の際に接着されるためであることは、言うまでもない。
【００５６】
尚、上記の実施形態では、積層材１を構成する樹脂基材としてＰＥＴフィルム２を使用したが、ＰＥＴフィルムの代わりにポリイミドフィルム等を使用することもできる。
【００５７】
また、エッチングレジストパターン４の材質としては、ポリオレフィン系樹脂の代わりにポリエステル系の熱可塑性樹脂を用いることもできる。但し、その場合には、エッチング液としては、酸系のＦｅＣｌ２を用いることとなる。
【００５８】
また、図１（Ｃ）に示される配線基板７は、配線パターン６の表面がその全面に亘って熱可塑性樹脂被膜４ａにより覆われているものであって、フリップチップ接続用配線基板として一般化することができる。
【００５９】
そして、このような構成によれば、上述の実装方法に使用した場合、配線パターン６の表面がその全面に亘って熱可塑性樹脂被膜４ａにより覆われているので、耐湿性の良好な封止構造並びに引っ張り強度の高い接着構造が得られる。すなわち、配線パターン６上の電極領域１０付近に位置する熱可塑性樹脂被膜４ａは主として超音波接合部の封止作用に寄与する一方、電極領域以外の部分に位置する熱可塑性樹脂被膜４ａは半導体チップ８本体と配線基板７との接着作用に寄与する。
【００６０】
また、図１（Ｂ），（Ｃ）に示される配線基板の製造方法は、換言すれば、配線パターンをエッチング処理にて形成する際に使用されるエッチングマスク材として熱可塑性樹脂を使用するものであって、フリップチップ接続用配線基板の製造方法として一般化することができる。
【００６１】
そして、このような構成によれば、配線パターンの形成のためのエッチング処理に使用されたエッチングマスク材がそのまま導体パターン表面の全面を覆う熱可塑性樹脂被膜となるため、別途被膜形成工程が不要で手間が掛からず、低コストに製造できる。
【００６２】
最後に、この実施形態にかかる半導体チップの実装方法の作用効果をまとめて記述する。すなわち、以上の実装方法によれば、
（１）配線パターンの形成工程において、エッチング加工で用いた絶縁性レジストを別工程で剥離する必要がなく、低コスト化できる。
【００６３】
（２）さらに、熱可塑性樹脂からなる絶縁性レジストが半導体チップの直下で接着剤として働き、超音波による半導体の実装強度を補強できる。
【００６４】
（３）また、バンプ周辺を樹脂材により封止でき、バンプ接続部の耐湿信頼性を向上できる。
【００６５】
（４）従来方法で必要としていた、上記目的をもった樹脂材が不要であり、材料コストの低下が図れる。
【００６６】
（５）超音波振動によるバンプ、配線パターン間の金属の拡散接合により、確実な端子間接続が得られる。
【００６７】
（６）超音波接合、熱可塑性樹脂の溶融、硬化は１〜２秒以内で実行でき、製造時間の短縮が図れる。
【００６８】
次に、図５〜図１０を参照しつつ、本発明にかかるデータキャリアの製造方法の一実施形態について説明する。なお、このデータキャリアは、航空タグ、物流管理用ラベル、無人改札用パス等として機能する電磁波読み取り可能なものである。そして、このデータキャリアは、フィルム状樹脂製基体にアンテナコイルを構成する金属箔パターンを保持させてなるデータキャリア本体と、フィルム状樹脂製基体表面のアルミ箔配線パターンに送受信回路やメモリ等を構成する半導体ベアチップを実装してなる電子部品モジュールとを一体化して構成される。
【００６９】
データキャリアの実施形態の一例が図５に示されている。同図に示されるように、このデータキャリアＤＣは、２５μｍ厚のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製基体１０１の片面に、１０μｍ厚の銅箔製渦巻き状導体パターン（アンテナコイルに相当）１０２を保持させてなるデータキャリア本体１００と、７０μｍ厚のガラスエポキシ製小片２０１にベアチップＩＣ２０２を図では下面側に実装してなる電子部品モジュール２００とを有する。そして、電子部品モジュール２００は、その小片２０１が、渦巻状導体パターン１０２を構成する周回導体束１０２ａを跨ぐ（換言すれば交差する）ようにしてデータキャリア本体１００上に搭載され、かつ渦巻状導体パターン１０２との電気的接続は、渦巻状導体パターン１０２の内周側端子パッド１０３と外周側端子パッド１０４とにおいて行われる。
【００７０】
電子部品モジュール２００の実装構造の一例が図６の拡大断面図に示されている。図５並びに図６に示されるデータキャリア本体１００並びに電子部品モジュール２００の製造方法は、以下に順次詳細に説明される。
【００７１】
アンテナコイルを構成する渦巻状導体パターン１０２の製造工程の一例が図７に示されている。同図を参照して、ＰＥＴフィルム製基体１０１の片面にアンテナコイルとなる渦巻状導体パターン１０２を形成する際の工程を説明する。
【００７２】
（工程Ａ）
まず、最初に、Ｃｕ−ＰＥＴ積層基材３０１を用意する。一例として２５μｍ厚のＰＥＴフィルム３０２の片面に、ウレタン系接着剤を介して１０μｍ厚の銅箔３０３を重ね、これを１５０℃、圧力５ｋｇ／ｃｍ２の条件で熱ラミネートを経て積層接着させる。これにより、ＰＥＴフィルム３０２の表面に銅箔３０３が接着されたＣｕ−ＰＥＴ積層材３０１が完成する。
【００７３】
（工程Ｂ）
次に、Ｃｕ−ＰＥＴ積層材３０１の銅箔３０３の表面上に渦巻形状のエッチングレジストパターン３０４を形成する。すなわち、コイルの特性として必要なＬ値、Ｑ値を得るターン数、線幅、ピッチ、内外周をもつ渦巻形状に、例えばオフセット印刷法を用いて絶縁性のエッチングレジストインクを銅箔３０３上に印刷する。このときのレジストインクとしては、熱又は活性エネルギー線で硬化するタイプのものを使用する。活性エネルギー線としては紫外線または電子線を使用し、紫外線を用いる場合にはレジストインクに光重合剤を入れて使用する。
【００７４】
（工程Ｃ）
次に、Ｃｕ−ＰＥＴ積層材３０１の銅箔３０３の表面上における、電子部品モジュール２００の電極との電気的導通接続を行う位置に、導電性インクで必要電極形状の導電性エッチングレジストパターン３０５ａ，３０５ｂ（図５の１０３，１０４）を形成する。このレジストパターン３０５ａ，３０５ｂの形成は前記工程と同様のオフセット印刷にて行い、レジストインクとしては、１２０℃、２０分程度の熱処理で硬化する熱硬化性導電接着剤を用いる。尚、この工程に於ける導電性インクの印刷は、一般的に実施されるスクリーン印刷法を用いてもよく、またインク材として、例えばＡｇ粒子と熱可塑性接着剤の混合物に光重合剤を入れたもの、あるいはハンダペースト等を用いてもよい。
【００７５】
（工程Ｄ）
次に、エッチングレジストパターン３０４，３０５ａ，３０５ｂから露出する銅箔部分３０６を従来公知のエッチングを行うことにより除去し、アンテナコイルとなる渦巻状導体パターン（図５における１０２）を形成する。このエッチング処理に際しては、エッチング液としてＦｅＣｌ２（１２０ｇ／ｌ）を５０℃の条件にて使用し銅箔３０３を除去する。この後、一般的には前記工程Ｂに於いて形成したエッチングレジストを除去しないと、電子部品を回路上、すなわちアンテナコイルを構成する渦巻状パターン上に実装することはできないが、本発明においては先の工程Ｃで説明したように導電性のレジストパターン３０５ａ，３０５ｂがあり、この位置に電子部品を実装することによりエッチングレジストを除去する必要がない。すなわち、本発明によりエッチングレジストの剥離工程を省くことができ、さらに絶縁性インクで形成したエッチングレジスト３０４が銅箔製回路パターン表面の絶縁性保護層としても機能するという効果もある。
【００７６】
（工程Ｅ）
最後に、本実施形態に於いては後述する電子部品モジュールの凸部（ポッティング部４１１）が挿入可能な透孔３０７をプレス加工する。以上によりＰＥＴフィルム製基体３０２（１０１）の片面にアンテナコイルとなる渦巻状導体パターン３０８（１０２）が保持されたデータキャリア本体１００が完成する。
【００７７】
次に、電子部品モジュール２００の作成工程の一例が図８に示されている。なお、図８に示される内容は、最終工程でベアチップ４０８をポッティング４１１で樹脂封止すること、並びに、データキャリア本体１００との接続用電極部分に導電性レジスト４１２を配置することを除き、先に図１を参照して説明した内容と同一である。
【００７８】
［金属箔積層材製造工程（Ａ）］
この工程では、フィルム状配線基板の原材をなすＡｌ−ＰＥＴ積層材４０１を製造する。このＡｌ−ＰＥＴ積層材４０１は、例えば、２５μｍ厚のＰＥＴフィルム４０２の片面（図では上面）に、ウレタン系接着剤を介して３５μｍ厚の硬質アルミ箔４０３を重ね、これを１５０℃、圧力５ｋｇ／ｃｍ２の条件で熱ラミネートを経て積層接着させる工程を経て製造される。
【００７９】
［エッチングマスク印刷工程（Ｂ）］
この工程では、Ａｌ−ＰＥＴ積層材４０１の硬質アルミ箔４０３の表面に所要配線パターン形状のエッチングレジストパターン４０４を形成する。このレジストパターン４０４の形成は、例えば、１５０℃程度の温度で溶融するポリオレフィン系の熱可塑性樹脂製接着剤を、グラビア印刷等の方法によって硬質アルミ箔４０３の表面に厚さ４〜６μｍ程度塗布することによって行われる。この塗布厚は、搭載されるベアチップのバンプサイズ乃至形状に応じて調整することが好ましい。加えて、この工程では、データキャリア本体１００の端子パッド部分３０５ａ，３０５ｂとの接続部分に所要電極パターン形状の導電性エッチングレジストパターン４１２ａ，４１２ｂを配置する。このレジストパターン４１２ａ，４１２ｂの形成は前記工程と同様のオフセット印刷にて行い、レジストインクとしては、１２０℃、２０分程度の熱処理で硬化する熱硬化性導電接着剤を用いる。尚、この工程に於ける導電性インクの印刷は、一般的に実施されるスクリーン印刷法を用いてもよく、またインク材として、例えばＡｇ粒子と熱可塑性接着剤の混合物に光重合剤を入れたもの、あるいはハンダペースト等を用いてもよい。
【００８０】
［エッチング工程（Ｃ）］
この工程では、エッチングレジストパターン４０４から露出するアルミ箔部分４０５を従来公知のエッチング処理で除去することにより、硬質アルミ箔４０３からなる配線パターン４０６を形成する。この配線パターン４０６の形成は、エッチングレジストパターン４から露出するアルミ箔部分４０５を、例えば、エッチング液であるＮａＯＨ（１２０ｇ／ｌ）に温度５０℃の条件にて晒すことによって行われる。このエッチング工程で得られた配線基板４０７の表面には、硬質アルミ箔４０３からなる配線パターン４０６が出現される。また、この配線パターン４０６の表面は、その全面に亘ってエッチングレジストパターン（エッチングマスク）４０４として使用したポリオレフィン系の熱可塑性樹脂製接着剤により覆われている。換言すれば、この配線パターン４０６の少なくとも電極領域（後述する半導体ベアチップのバンプとの接続予定領域）の表面は熱可塑性樹脂被膜４０４ａにより覆われている。
【００８１】
［超音波実装工程（Ｄ）］
この工程では、超音波を付与しつつ、半導体ベアチップ４０８を配線基板４０７上に実装する。この工程は、配線パターン４０６上の電極領域４１０を覆う熱可塑性樹脂被膜４０４ａを加熱溶融させた状態において、その溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜４０４ａの上に半導体ベアチップ４０８のバンプ４０９を超音波を付与しつつ押し付けることにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜４０４ａを押し退けてバンプ４０９と電極領域４１０とを接触させる工程（第１工程）と、バンプ４０９と電極領域４１０とが接触した状態において、超音波を継続的に付与することにより、バンプ４０９と電極領域４１０とを超音波接合させる工程（第２工程）と、を含んでいる。
【００８２】
すなわち、半導体ベアチップ４０８は厚さ１５０μｍであって、その底面から接続用の金属端子であるバンプ４０９を突出させた、いわゆる表面実装型部品として構成されている。第１の工程では、このバンプ（例えば金より成る）４０９は、超音波振動を付加した状態で、１５０℃の加熱により溶融した熱可塑性樹脂被膜４０４ａに押し当てられる。すると、溶融した熱可塑性樹脂被膜４０４ａは、バンプ４０９の超音波振動によりバンプ４０９の先端位置より押し退けられて除去され、さらにアルミ箔配線パターン４０６表面上の酸化物層等も振動により機械的に除去される。その結果、バンプ４０９と電極領域４１０とが接触させられる。第２の工程では、その後、さらに振動による摩擦熱によりバンプ４０９と配線パターン４０６の電極領域４１０とが加熱され、金原子がアルミ箔内に拡散した金属融着部が形成されて両者の超音波接合が完了する。
【００８３】
以上の第１並びに第２の工程は、半導体ベアチップ８を所定位置に配置した後、例えば、負荷圧力０．２ｋｇ／ｍｍ２下で、振動数６３ＫＨｚの超音波振動を数秒程度加えることにより完了される。
【００８４】
［接着工程（Ｅ）］
この工程では、配線基板に付与された１５０℃の加熱を除去することにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜４０４ａを自然冷却又は強制冷却により再硬化させて、半導体ベアチップ４０８本体と配線パターン４０６との間を接着させる。すなわち、半導体ベアチップ４０８の底面と配線基板４０７との間に満たされた溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜４０４ａが冷却固化されて、半導体ベアチップ４０８と配線基板４０７とが強固に接着固定されるのである。しかるのち、半導体ベアチップ４０８は、必要に応じて、公知の手法により樹脂封止されて、ポッティング部４１１が形成される。
【００８５】
次に、電子部品モジュール２００を、その絶縁性小片２０１が、渦巻状導体パターン１０２を構成する周回導体束１０２ａを跨ぐようにしてデータキャリア本体１００上に搭載し、かつ渦巻状導体パターンとの電気的接続を、渦巻状導体パターン１０２の内周側と外周側とに分離して別個に行う手順を、図９を参照して説明する。
【００８６】
（工程Ａ）
まず、電子部品モジュール２００の電子部品搭載面とデータキャリア本体１００の導電パターン形成面とが対向するようにし、かつ電子部品モジュール２００が、渦巻状導体パターン１０２を構成する周回導体束１０２ａを跨ぐ（換言すれば、交差する）ようにして、電子部品モジュール２００をデータキャリア本体１００上に搭載する。このとき、電子部品であるベアチップ４０８を覆うポッティング部４１１は、データキャリア本体１００側に開けられた孔３０７に受け入れられる。さらに、電子部品モジュール２００側において、ベアチップ４０８のバンプ４０９，４０９へ導通する一対のアルミ箔領域４０６，４０６の電極領域となる導電性レジスト領域４１２ａ，４１２ｂは、データキャリア本体１００側において、一対の導電性レジストパターン３０５ａ，３０５ｂの真上に位置される。つまり、電子部品モジュール２００側の銅箔領域４０６，４０６とデータキャリア本体１００側の導電性レジストパターン３０５ａ，３０５ｂとは導電性レジスト領域４１２，４１２を介して相対峙することとなる。
【００８７】
（工程Ｂ）
次に、温度１６０℃で加熱した圧子５０１ａ，５０１ｂを電子部品モジュール２００上から、特に、一対の導電性レジストパターン３０５ａ，３０５ｂの真上部に負荷圧力２１．７ｋｇ、時間２０秒間押し当てる。このとき、熱可塑性接着剤被膜である導電性レジストパターンが局部的に軟化溶融して、電子部品モジュール２００の端子領域４０６，４０６へ導通する導電性レジスト領域４１２ａ，４１２ｂとデータキャリア本体１００側の導電性レジストパターン３０５ａ，３０５ｂとが接着固定される。他方、熱可塑性樹脂被膜４０４ａ部分は絶縁を保ったまま電子部品モジュール２００とデータキャリア本体１００との接合に利用でき、さらに渦巻状導体パターン１０２の表面のエッチングレジスト３０４が絶縁材として残留しているため、電子部品モジュール２００の絶縁性基材小片４０２（２０１）上の配線パターン（図示せず）が、渦巻状導体パターン１０２の内外周を結ぶジャンパー部材を兼ねることとなる。その結果、従来構造のように、ジャンパ部材や裏面配線パターン等を使用せずとも、渦巻状導体パターン１０２とベアチップ４０８との電気的接続が可能となる。
【００８８】
次に、図１０〜図１２を参照しつつ、本発明にかかるデータキャリアの製造方法の他の一実施形態について説明する。なお、このデータキャリアも、航空タグ、物流管理用ラベル、無人改札用パス等として機能する電磁波読み取り可能なものである。そして、このデータキャリアは、図５を参照して説明した先の例と同様に、フィルム状樹脂製基体にアンテナコイルを構成する金属箔パターンを保持させてなるデータキャリア本体と、フィルム状樹脂製基体表面のアルミ箔配線パターンに送受信回路やメモリ等を構成する半導体ベアチップを実装してなる電子部品モジュールとを一体化して構成される。
【００８９】
アンテナコイルを構成する渦巻状導体パターン１０２（図５）の製造工程の一例が図１０に示されている。同図を参照して、ＰＥＴフィルム製基体１０１（図５）の片面にアンテナコイルとなる渦巻状導体パターン１０２（図５）を形成する際の工程を説明する。
【００９０】
（工程Ａ）
まず、最初にＣｕ−ＰＥＴ積層基材１を用意する。一例として２５μｍ厚のＰＥＴフィルムの片面に、ウレタン系接着剤を介して１０μｍ厚の銅箔を重ね、これを１５０℃、圧力５ｋｇ／ｃｍ２の条件で熱ラミネートを経て積層接着させる。これにより、ＰＥＴフィルム６０２（１０１）の表面に銅箔６０３が被着されたＣｕ−ＰＥＴ積層材６０１が完成する。
【００９１】
（工程Ｂ）
次に、Ｃｕ−ＰＥＴ積層材６０１の銅箔６０３の表面に渦巻形状並びに端子部形状のエッチングレジストパターン６０４を形成する。すなわち、コイルの特性として必要なＬ値、Ｑ値を得るターン数、線幅、ピッチ、内外周をもつ渦巻形状に、例えばオフセット印刷法を用いて絶縁性のエッチングレジストインキをＣｕ箔上に印刷する。このときのレジストインキとしては、熱又は活性エネルギー線で硬化するタイプのものを使用する。活性エネルギー線としては紫外線または電子線を使用し、紫外線を用いる場合にはレジストインキに光重合剤を入れて使用する。
【００９２】
（工程Ｃ）
上記工程により形成されたエッチングレジストパターン６０４から露出するＣｕ箔部分６０３ａを従来公知のエッチング法にて除去することにより、アンテナコイルを構成する渦巻状導体パターン６０５並びに内外周の端子パッド６０６ａ，６０６ｂ形成する。このエッチング処理に際しては、エッチング液としてＦｅＣｌ２（１２０ｇ／ｌ）を５０℃の条件にて使用し、必要な銅箔部分（Ｃｕ）を除去する。
【００９３】
この後、一般的には前記工程（Ｂ）に於いて形成した絶縁性のエッチングレジスト６０４を除去しないと、電子部品を回路上、すなわちコイルに実装することはできないが、本発明においては接合予定部位６０６ａ，６０６ｂに位置するエッチングレジストは後述する接合の際に超音波による機械的摩擦によって除去されるため、絶縁性のレジスト６０４を除去する必要がなくなる。すなわち、本発明によれば、エッチングレジスト６０４の剥離工程を省略でき、さらにエッチングレジスト６０４が銅製導体パターン６０５表面の絶縁性保護層として使用できるという効果が得られる。
【００９４】
次に、電子部品モジュール２００の作成工程の一例が図１１に示されている。
【００９５】
［金属箔積層材製造工程（Ａ）］
この工程では、フィルム状配線基板の原材をなすＡｌ−ＰＥＴ積層材７０１を製造する。このＡｌ−ＰＥＴ積層材７０１は、例えば、２５μｍ厚のＰＥＴフィルム７０２の片面（図では上面）に、ウレタン系接着剤を介して３５μｍ厚の硬質アルミ箔７０３を重ね、これを１５０℃、圧力５ｋｇ／ｃｍ２の条件で熱ラミネートを経て積層接着させる工程を経て製造される。
【００９６】
［エッチングマスク印刷工程（Ｂ）］
この工程では、Ａｌ−ＰＥＴ積層材７０１の硬質アルミ箔７０３の表面に所要配線パターン形状のエッチングレジストパターン７０４を形成する。このレジストパターン７０４の形成は、例えば、１５０℃程度の温度で溶融するポリオレフィン系の熱可塑性樹脂製接着剤を、グラビア印刷等の方法によって硬質アルミ箔７０３の表面に厚さ４〜６μｍ程度塗布することによって行われる。この塗布厚は、搭載されるベアチップのバンプサイズ乃至形状に応じて調整することが好ましい。
【００９７】
［エッチング工程（Ｃ）］
この工程では、エッチングレジストパターン７０４から露出するアルミ箔部分７０５を従来公知のエッチング処理で除去することにより、硬質アルミ箔７０３からなる配線パターン７０６を形成する。この配線パターン７０６の形成は、エッチングレジストパターン７０４から露出するアルミ箔部分７０５を、例えば、エッチング液であるＮａＯＨ（１２０ｇ／ｌ）に温度５０℃の条件にて晒すことによって行われる。このエッチング工程で得られた配線基板７０７の表面には、硬質アルミ箔７０３からなる配線パターン７０６が出現される。また、この配線パターン７０６の表面は、その全面に亘ってエッチングレジストパターン（エッチングマスク）７０４として使用したポリオレフィン系の熱可塑性樹脂製接着剤により覆われている。換言すれば、この配線パターン７０６の少なくとも電極領域（後述する半導体ベアチップのバンプとの接続予定領域）の表面は熱可塑性樹脂被膜７０４ａにより覆われている。
【００９８】
［超音波実装工程（Ｄ）］
この工程では、超音波を付与しつつ、半導体ベアチップ７０８を配線基板７０７上に実装する。この工程は、配線パターン７０６上の電極領域７１０を覆う熱可塑性樹脂被膜７０４ａを加熱溶融させた状態において、その溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜７０４ａの上に半導体ベアチップ７０８のバンプ７０９を超音波を付与しつつ押し付けることにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜７０４ａを押し退けてバンプ７０９と電極領域７１０とを接触させる工程（第１工程）と、バンプ７０９と電極領域７１０とが接触した状態において、超音波を継続的に付与することにより、バンプ７０９と電極領域７１０とを超音波接合させる工程（第２工程）と、を含んでいる。
【００９９】
すなわち、半導体ベアチップ７０８は厚さ１５０μｍであって、その底面から接続用の金属端子であるバンプ７０９を突出させた、いわゆる表面実装型部品として構成されている。第１の工程では、このバンプ（例えば金より成る）７０９は、超音波振動を付加した状態で、１５０℃の加熱により溶融した熱可塑性樹脂被膜７０４ａに押し当てられる。すると、溶融した熱可塑性樹脂被膜７０４ａは、バンプ７０９の超音波振動によりバンプ７０９の先端位置より押し退けられて除去され、さらにアルミ箔配線パターン７０６表面上の酸化物層等も振動により機械的に除去される。その結果、バンプ７０９と電極領域７１０とが接触させられる。第２の工程では、その後、さらに振動による摩擦熱によりバンプ７０９と配線パターン７０６の電極領域７１０とが加熱され、金原子がアルミ箔内に拡散した金属融着部が形成されて両者の超音波接合が完了する。
【０１００】
以上の第１並びに第２の工程は、半導体ベアチップ８を所定位置に配置した後、例えば、負荷圧力０．２ｋｇ／ｍｍ２下で、振動数６３ＫＨｚの超音波振動を数秒程度加えることにより完了される。
【０１０１】
［接着工程（Ｅ）］
この工程では、配線基板に付与された１５０℃の加熱を除去することにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜７０４ａを自然冷却又は強制冷却により再硬化させて、半導体ベアチップ７０８本体と配線パターン７０６との間を接着させる。すなわち、半導体ベアチップ７０８の底面と配線基板７０７との間に満たされた溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜７０４ａが冷却固化されて、半導体ベアチップ７０８と配線基板７０７とが強固に接着固定されるのである。しかるのち、半導体ベアチップ７０８は、必要に応じて、公知の手法により樹脂封止されて、ポッティング部７１１が形成される。以上で、電子部品モジュール７０７が完成する。
【０１０２】
次に、電子部品モジュール７０７をデータキャリア６０７上に実装してアンテナコイルと電気的に接続する工程を図１２に従って説明する。この工程は、超音波溶接技術を用いて行われる。
【０１０３】
（工程Ａ）
まず、電子部品モジュール７０７をデータキャリア本体６０７の上に、電子部品側の接合予定部位７０８ａ，７０８ｂとデータキャリア本体側の接合予定部位である端子パッド６０６ａ，６０６ｂとが向かい合う整合状態で搭載する。
【０１０４】
（工程Ｂ）
次いで、一体に降下する一対の圧子８０１，８０２を電子部品モジュール７０７の接合予定部位７０８ａ，７０８ｂの直上部に負荷圧力Ｐ（０．２ｋｇ／ｍｍ２ ）、振動数Ｖ（４０ｋＨｚ）の超音波振動を付加しながら時間Ｔ（０．５秒間）程度押し当てる。なお、８０３，８０４は圧子９，１０と対向配置されたアンビルである。
【０１０５】
一般に溶接とは、結合しようとする金属の表面の原子相互間に引力が働き合うような距離（数オングストローム）に原子を接近させ、しかも面全体の原子が秩序ある配列をとって接触することによって生じる。ところが通常、金属の表面は酸化物、吸着ガス等の薄い表面層によって覆われているため、その下地の清浄な金属原子の接近が妨げられ、十分な結合力を生じない。
【０１０６】
そこで本超音波接合法では、上記したような方法による超音波振動によって金属表面層を除去し、さらに原子振動を盛んにして原子を拡散させることで、電子部品モジュールの端子及びアンテナコイル側の端子を接着固定している。
【０１０７】
さらに、本法は上記したように金属の表面層を超音波振動により除去して接合を実現する原理に基づくものであり、図１２の工程（Ｂ）により導体パターンの端子パッド６０６ａ，６０６ｂ上に形成された絶縁性エッチングレジスト７０４を剥離しないままこの接合工程を実施しても、電子部品モジュール７０７側とデータキャリア本体６０７側との間に十分な電気的並びに機械的接合特性が得られる。以上の工程により本発明に係るフィルム状データキャリアＤＣ（図５参照）が完成される。
【０１０８】
なお、以上説明した実施形態において、例えば、圧子８０１，８０２と対向するアンビル８０３，８０４の端面に融着部形状に対応する多数の凹凸を設ける一方、圧子８０１，８０２の押圧時間を調整することで、突部に対応して金属の塑性流動を局部的に生じさせ、金属層が除去された部分から臨む樹脂層同士を超音波振動により融着させることができる。特に、このような金属融着と樹脂融着とを併用する場合には、電子部品モジュールの機械的な接着強度が格段向上するため、データキャリアが航空タグや物流管理用ラベル等のような手荒な扱いを受けやすいものであるときに有効である。
【０１０９】
こうして完成したフィルム状データキャリアは、読み取り媒体として電磁界を用いていることから、読み取りに際する距離的並びに方向的な制約をさほど受けることがなく、具体的には、読み取りの方向性に制約を受けることなく１００〜１０００ｍｍの距離から、半導体内に記憶されたデータを確実に読み取ることができる。
【０１１０】
本実施形態で製造されるフィルム状データキャリアの耐湿試験結果（温度８５°Ｃ，湿度８５％）を図１３に示す。同図に示されるように、耐湿試験２５０時間経過後の通信距離の変動は±１０％以内であり、バンプ接続部分の耐湿信頼性としては十分な値が得られることが確認された。
【０１１１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、この発明によれば、配線基板上に半導体チップを迅速に、電気的にも機械的にも確実に、さらに低コストに、実装可能なフリップチップ接続方式による半導体チップの実装方法を提供することができる。
【０１１２】
また、この発明によれば、航空タグ、物流管理用ラベル、無人改札用パス等として機能する電磁波読み取り可能なデータキャリアを低コストに大量生産することが可能な電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実装方法を説明する工程図である。
【図２】超音波実装工程の詳細を示す説明図である。
【図３】本発明方法による実装構造の断面図である。
【図４】半導体チップと配線パターンとの接合強度を表にして示す図である。
【図５】データキャリアの一例を示す正面図である。
【図６】データキャリア本体と電磁部品モジュールとの積層部の断面図である。
【図７】データキャリア本体の製造工程を示す工程図である。
【図８】電子部品モジュールの製造工程を示す工程図である。
【図９】電子部品モジュールのデータキャリア本体への搭載工程を示す工程図である。
【図１０】データキャリア本体の製造工程を示す図である。
【図１１】電子部品モジュールの製造工程を示す図である。
【図１２】電子部品モジュールのデータキャリア本体への搭載工程を示す工程図である。
【図１３】本発明が適用されたフィルム状データキャリアの耐湿試験結果を表にして示す図である。
【図１４】フリップチップ接続の第１従来方式を示す図である。
【図１５】リップチップ接続の第２従来方式を示す図である。
【符号の説明】
１，４０１，７０１ Ａｌ−ＰＥＴ積層基材
２，４０２，７０２ ＰＥＴフィルム
３，４０３，７０３ アルミ箔
４，４０４，７０４ 熱可塑性樹脂製のエッチングレジストパターン
５，４０５，７０５ レジストパターンの存在しない部分
６，４０６，７０６ アルミ箔配線パターン
７，４０７，７０７ 配線基板
８，４０８，７０８ 半導体ベアチップ
９，４０９，７０９ バンプ
１０，４１０，７１０ 配線パターン上の電極領域
１１，８０１，８０２ 超音波ホーン
１２，８０３，８０４ ヒータテーブル兼超音波アンビル
ＤＣ データキャリア
１００ データキャリア本体
１０１ ＰＥＴ製基体
１０２ 渦巻状導体パターン
１０２ａ 周回導体束
１０３ 内周側端子パッド
１０４ 外周側端子パッド
２００ 電子部品モジュール
２０１ 絶縁性小片
２０２ ベアチップ
４１１，７１１ ポッティング部
４１２ 導電性レジスト領域
５０１ａ，５０１ｂ 圧子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for mounting a semiconductor chip suitable for manufacturing an electromagnetic wave readable data carrier functioning as an airline tag, a logistics management label, an unmanned ticket gate path, and the like, and in particular, flips a semiconductor bare chip on a wiring board. The present invention relates to a method of mounting a semiconductor chip which can be mounted at low cost by a chip connection method.
[0002]
[Prior art]
As this type of electromagnetic wave readable data carrier, for example, an airline tag described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-243358 is known. In the near future, this airline tag is expected to be used in a disposable manner for the management of customer luggage at airports, etc., in which case, for example, in the case of a global airline, only one of these airline tags has a monthly production of 850 A huge demand of 10,000 sheets is expected. Therefore, it is desired to establish an ultra-low-cost mass production technology for this type of airline tag.
[0003]
The aeronautical tag described in this publication is configured by mounting a spiral conductive pattern serving as an antenna coil and IC components serving as a transmitting / receiving circuit, a memory, and the like on one surface of a PET film base having a rectangular shape.
[0004]
The aeronautical tag body holding the spiral conductor pattern serving as an antenna coil can be formed by selectively corroding a copper foil or an aluminum foil adhered on one side of a PET film by etching. Therefore, a continuous production line based on RTR (Roll To Roll) can be easily realized by a resist forming process using a known photolithography technique and a subsequent wet etching process. On the other hand, circuit components such as a transmitting / receiving circuit and a memory to be mounted on the airline tag main body are formed into one chip by using a semiconductor integrated technology.
[0005]
The present applicant previously modularized a semiconductor bare chip constituting the above-described transmitting / receiving circuit, memory, and the like by mounting the semiconductor bare chip on a film-like insulating small piece (a kind of wiring board) in advance. It has been proposed to improve the productivity of airline tags by bonding them to a PET film constituting the airline tag body.
[0006]
By the way, in the electronic component mounting sheet that requires a high degree of thinness, such as the above-mentioned electronic component module bonded to an airline tag, a proposal regarding a flip-chip connection method in which a bare semiconductor chip is directly mounted on a wiring board. Has been prosperous.
[0007]
FIG. 14 shows an example of the flip-chip connection method (hereinafter, referred to as a first conventional method). In the first conventional method, a projection-like terminal (hereinafter, referred to as a bump) b for connection is formed in advance on a bottom electrode (not shown) of a semiconductor chip a, and the bump b and the wiring board c are formed. After alignment with the electrode region d of the upper wiring pattern, the two are connected by a bonding material e such as solder or conductive paste.
[0008]
In the first conventional method, (1) the steps of supplying and curing a bonding material e for connecting the bump b and the electrode region d of the wiring pattern are complicated, and (2) the bump connection portion In order to obtain the moisture resistance reliability and the mounting strength of the semiconductor, it is necessary to fill an insulating resin f called an underfill between the chip a and the substrate c to seal the bump connection portion. It is pointed out that a step of filling and curing the insulating resin f becomes necessary, and that the production cost is increased due to the above.
[0009]
Another example of the flip-chip connection method (hereinafter, referred to as a second conventional method) is shown in FIG. The second conventional method solves the problem of the first conventional method, and uses a semiconductor bare chip on a wiring board using an anisotropic conductive sheet as proposed in Japanese Patent No. 2,586,154. Is to implement.
[0010]
In the second conventional method, an anisotropic conductive sheet g in which conductive fine particles are dispersed in a thermoplastic or thermosetting resin is interposed between a semiconductor bare chip a and a wiring board c, and thermocompression bonding is performed. The resin is caused to flow, and electrical connection in the thickness direction is obtained by conductive fine particles h sandwiched between the bump b and the electrode region d of the wiring pattern.
[0011]
In this method, the alignment with the wiring pattern when the semiconductor is mounted on the wiring board can be performed relatively roughly, the resin curing time is as short as 10 to 20 seconds, and a sealing material such as an underfill needs to be used. Therefore, there is an effect that the manufacturing cost can be reduced. On the other hand, (1) the anisotropic conductive sheet g is relatively expensive, and (2) its curing requires a high temperature of 200 ° C. or more, so that it cannot be used for a substrate without heat resistance. (3) Although it takes a relatively short time, it takes 10 to 20 seconds to cure the resin material, and it is difficult to further simplify the process and increase the speed. (4) Between the bump and the substrate pattern Since electrical connection is made by contact of conductive fine particles dispersed in a resin material, problems such as poor connection reliability are still pointed out.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems in the conventional flip-chip connection method, and an object thereof is to quickly, electrically and mechanically mount a semiconductor chip on a wiring board. An object of the present invention is to provide a method of mounting a semiconductor chip by a flip chip connection method which can be mounted reliably and at a lower cost.
[0013]
Another object of the present invention is to provide a flip-chip connection wiring board suitable for the above mounting method.
[0014]
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a wiring board for flip-chip connection, which can manufacture the above-described wiring board simply and at low cost.
[0015]
Still another object of the present invention is to provide an electromagnetic wave readable data carrier that can be mass-produced at low cost and function as an airline tag, a label for logistics management, a pass for unmanned ticket gates, and the like. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a data carrier.
[0016]
Still other objects and effects of the present invention will be easily understood by those skilled in the art by referring to the description of the embodiments and the like.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In the method of mounting a semiconductor chip according to the present invention, in a state where a thermoplastic resin film covering an electrode region on a wiring pattern is heated and melted, ultrasonic waves are applied to a bump of a semiconductor bare chip on the thermoplastic resin film in the molten state. By pressing while applying, a step of contacting the bump and the electrode region by pushing away the molten thermoplastic resin film,
In a state where the bump and the electrode region are in contact with each other, by continuously applying ultrasonic waves, a step of ultrasonically bonding the bump and the electrode region,
The step of cooling and solidifying the molten thermoplastic resin, and bonding the semiconductor bare chip body to the wiring board,
Is provided.
[0018]
Here, as is apparent from the statement "in a state where the thermoplastic resin film covering the electrode region on the wiring pattern is heated and melted", the electrode region on the wiring pattern of the wiring board used in the present invention is Has a thermoplastic resin film formed in advance. This coating may cover only the electrode region of the wiring pattern, or may cover the entire surface of the wiring pattern.
[0019]
Here, the “electrode region on the wiring pattern” means a certain small region on the wiring pattern including a position where a terminal or the like of an electronic component is to be connected. This electrode region will include a portion generally called a land or the like on the wiring pattern.
[0020]
The term “heat melting” refers to a concept that includes both a state where the thermoplastic resin film is heated and melted and a state where the thermoplastic resin film is heated and softened to some extent. Furthermore, it is preferable that the “thermoplastic resin” referred to here has good properties as an adhesive.
[0021]
According to such a configuration, (1) since the bonding between the bump and the electrode region is diffusion bonding using ultrasonic waves, reliable electrical conduction can be achieved, and (2) the bonding portion is sealed with resin. Therefore, (3) the semiconductor chip and the wiring board are adhered when the thermoplastic resin is cured, so that the mechanical mounting strength against pulling and the like is high, and Electrical conduction and mechanical coupling can be simultaneously performed in a short time, (5) a special sealing or bonding step, and a low manufacturing cost because no adhesive material is required; (6) the substrate surface is exposed Since the thermoplastic resin film does not exist in the portion where it is present, the effects such as that the substrate surface is not unnecessarily sticky during heating can be obtained.
[0022]
Also, in the flip-chip connection wiring board of the present invention, the surface of the wiring pattern is entirely covered with a thermoplastic resin film.
[0023]
According to such a configuration, when used in the above-described mounting method, the surface of the wiring pattern is covered with the thermoplastic resin coating over the entire surface, so that the sealing structure having good moisture resistance and the tensile strength are provided. A high bonding structure is obtained.
[0024]
In the method of manufacturing a wiring substrate for flip chip connection according to the present invention, a thermoplastic resin is used as an etching mask material used when forming a wiring pattern by etching.
[0025]
According to such a configuration, the etching mask material used in the etching process for forming the wiring pattern becomes a thermoplastic resin film covering the entire surface of the conductor pattern as it is, so that a separate film forming step is not required and time is required. It can be manufactured at low cost without hanging.
[0026]
Further, the method of manufacturing a data carrier capable of reading electromagnetic waves according to the present invention comprises: a data carrier main body in which a spiral conductive pattern forming an antenna coil is held on a film-shaped, sheet-shaped, or thin-plate-shaped insulating base; A method for manufacturing an electromagnetic wave readable data carrier that is integrated with an electronic component module in which a semiconductor bare chip constituting a transmission / reception circuit, a memory, and the like is mounted on a wiring pattern of a shape, a sheet, or a thin wiring substrate. .
[0027]
In this method of manufacturing a data carrier, a main characteristic point is a step of manufacturing an electronic component module in which a semiconductor bare chip is mounted on a wiring pattern of the film, sheet, or thin wiring board.
[0028]
That is, in the step of manufacturing the electronic component module, in a state where the thermoplastic resin coating covering the electrode region on the wiring pattern is heated and melted, the bumps of the semiconductor bare chip are placed on the thermoplastic resin coating in the molten state. By pressing while applying an ultrasonic wave, a step of pushing out the molten thermoplastic resin film and contacting the bump and the electrode region, and continuously applying ultrasonic waves in a state where the bump and the electrode region are in contact with each other This includes a step of ultrasonically bonding the bump and the electrode region to each other, and a step of cooling and solidifying the molten thermoplastic resin to adhere the semiconductor bare chip body to the wiring substrate.
[0029]
According to such a configuration, since (1) the bonding between the bump and the electrode region is diffusion bonding using ultrasonic waves, reliable electrical conduction can be achieved, and (2) the bonding portion is resin-sealed. (3) that the semiconductor chip and the wiring board are adhered to each other when the thermoplastic resin is cured, so that the mechanical mounting strength against pulling and the like is high; ) Electrical conduction and mechanical coupling can be simultaneously performed in a short time; (5) the production cost is low because no special sealing or bonding step or material is required; and (6) the substrate surface is exposed. Electromagnetic waves that function as air tags, logistics management labels, unmanned ticket gates, etc. through the effects such as the fact that there is no thermoplastic resin coating on the parts, so that the substrate surface does not stick more than necessary when heated. Readable The such data carrier it is possible to mass-produced at a low cost.
[0030]
In the wiring board used in the manufacturing process of the electronic component module of the present invention, the entire surface of the wiring pattern is covered with a thermoplastic resin film.
[0031]
According to such a configuration, when used in the above-described process of manufacturing the electronic component module, the surface of the wiring pattern is covered with the thermoplastic resin film over the entire surface, so that the sealing with good moisture resistance is achieved. A structure and an adhesive structure having high tensile strength can be obtained.
[0032]
In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, a thermoplastic resin is used as an etching mask material used when forming a wiring pattern by etching.
[0033]
According to such a configuration, the etching mask material used in the etching process for forming the wiring pattern becomes a thermoplastic resin film covering the entire surface of the conductor pattern as it is, so that a separate film forming step is not required and time is required. It can be manufactured at low cost without hanging.
[0034]
Further, the method of manufacturing an electromagnetic wave readable data carrier according to the present invention includes a data carrier main body in which a metal foil pattern constituting an antenna coil is held on a film-shaped resin base; This is a method of manufacturing an electromagnetic wave readable data carrier integrally formed with an electronic component module in which a semiconductor bare chip constituting a transmission / reception circuit, a memory, or the like is mounted on a pattern.
[0035]
In the method of manufacturing a data carrier capable of reading electromagnetic waves, a main characteristic point is a process of manufacturing an electronic component module in which a semiconductor bare chip is mounted on an aluminum foil wiring pattern on the surface of the film-shaped resin base.
[0036]
That is, in the step of manufacturing this electronic component module, in a state where the thermoplastic resin coating covering the electrode region on the aluminum foil wiring pattern is heated and melted, the semiconductor bare chip is placed on the molten thermoplastic resin coating. By pressing the bumps while applying ultrasonic waves, a step of displacing the molten thermoplastic resin film to make contact between the bumps and the electrode regions, and in a state where the bumps and the electrode regions are in contact, ultrasonic waves are continuously applied. And a step of ultrasonically bonding the bump and the electrode region, and a step of cooling and solidifying the molten thermoplastic resin to adhere the semiconductor bare chip body to the wiring board.
[0037]
Further, in the wiring board of the present invention, the surface of the aluminum foil wiring pattern is entirely covered with a thermoplastic resin film.
[0038]
In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, a thermoplastic resin is used as an etching mask material used when forming an aluminum foil wiring pattern by etching.
[0039]
In a preferred embodiment of the present invention, a polyolefin resin or a polyester resin is used as the thermoplastic resin.
[0040]
By using such a resin, it is possible to obtain a good chemical resistance as an etching mask and a good bonding strength between a metal bump on a semiconductor chip side and a metal electrode region on a wiring pattern side. The effect is expected. That is, the polyolefin resin is an alkaline etching solution such as NaOH, and the polyester resin is FeCl 2. 2 Good resistance to acidic etching solutions such as Moreover, those resins are also excellent in adhesiveness.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a semiconductor chip mounting method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0042]
As described above, the method for mounting a semiconductor chip of the present invention includes the steps of: heating and melting a thermoplastic resin film covering an electrode region on a wiring pattern; By pressing the bare chip bumps while applying ultrasonic waves, a step of pushing out the molten thermoplastic resin coating and bringing the bumps into contact with the electrode regions, and continuing the ultrasonic wave in a state where the bumps and the electrode regions are in contact with each other The step of ultrasonically bonding the bump and the electrode region, and the step of cooling and solidifying the molten thermoplastic resin to adhere the semiconductor bare chip body to the wiring substrate. is there.
[0043]
An outline of a series of steps including such a mounting method is shown in the step diagram of FIG. In this series of steps, a metal foil laminated material manufacturing step (A), an etching mask printing step (B), an etching step (C) for forming a wiring pattern, an ultrasonic mounting step (D), and an adhesion step (E) ) And is included. Hereinafter, details of those steps will be described in order.
[0044]
[Metal foil laminated material manufacturing process (A)]
In this step, an Al-PET laminated material 1 which is a raw material of a film-shaped wiring board is manufactured. The Al-PET laminated material 1 is formed, for example, by stacking a hard aluminum foil 3 having a thickness of 35 μm on one side (an upper surface in the figure) of a PET film 2 having a thickness of 25 μm via a urethane-based adhesive. / Cm 2 It is manufactured through a step of laminating and bonding through thermal lamination under the conditions described above.
[0045]
[Etching mask printing step (B)]
In this step, an etching resist pattern 4 having a required wiring pattern shape is formed on the surface of the hard aluminum foil 3 of the Al-PET laminate 1. The resist pattern 4 is formed, for example, by applying a polyolefin-based thermoplastic resin adhesive that melts at a temperature of about 150 ° C. on the surface of the hard aluminum foil 3 to a thickness of about 4 to 6 μm by a method such as gravure printing. This is done by: This coating thickness is preferably adjusted according to the bump size or shape of the mounted bare chip.
[0046]
[Etching step (C)]
In this step, the wiring pattern 6 made of the hard aluminum foil 3 is formed by removing the aluminum foil portion 5 exposed from the etching resist pattern 4 by a conventionally known etching process. The wiring pattern 6 is formed by exposing the aluminum foil portion 5 exposed from the etching resist pattern 4 to, for example, NaOH (120 g / l) as an etching solution at a temperature of 50 ° C. The wiring pattern 6 made of the hard aluminum foil 3 appears on the surface of the wiring board 7 obtained in this etching step. The entire surface of the wiring pattern 6 is covered with a polyolefin-based thermoplastic resin adhesive used as the etching resist pattern (etching mask) 4. In other words, at least the surface of the electrode region (the region to be connected to the bump of the semiconductor bare chip described later) of the wiring pattern 6 is covered with the thermoplastic resin film 4a.
[0047]
[Ultrasonic mounting process (D)]
In this step, the semiconductor bare chip 8 is mounted on the wiring board 7 while applying ultrasonic waves. In this step, in a state where the thermoplastic resin coating 4a covering the electrode region 10 on the wiring pattern 6 is heated and melted, the bumps 9 of the semiconductor bare chip 8 are ultrasonically applied to the molten thermoplastic resin coating 4a. By pressing while applying, a step (first step) of displacing the molten thermoplastic resin film 4a to contact the bump 9 and the electrode region 10 and an ultrasonic wave in a state where the bump 9 and the electrode region 10 are in contact with each other. (Second step) in which the bumps 9 and the electrode regions 10 are ultrasonically bonded by continuously applying the pressure.
[0048]
That is, the semiconductor bare chip 8 has a thickness of 150 μm, and is configured as a so-called surface mount type component in which a bump 9 as a metal terminal for connection protrudes from the bottom surface. In the first step, the bump (made of, for example, gold) 9 is pressed against the thermoplastic resin film 4a melted by heating at 150 ° C. while applying ultrasonic vibration. Then, the melted thermoplastic resin film 4a is pushed away from the tip position of the bump 9 by the ultrasonic vibration of the bump 9, and is removed. Further, the oxide layer on the surface of the aluminum foil wiring pattern 6 is mechanically removed by the vibration. Is done. As a result, the bump 9 and the electrode region 10 are brought into contact. In the second step, the bump 9 and the electrode region 10 of the wiring pattern 6 are further heated by frictional heat due to vibration, and a metal fusion portion in which gold atoms are diffused in the aluminum foil is formed. Joining is completed.
[0049]
In the first and second steps described above, after the semiconductor bare chip 8 is arranged at a predetermined position, for example, a load pressure of 0.2 kg / mm 2 The process is completed by applying ultrasonic vibration having a frequency of 63 KHz for several seconds.
[0050]
The details of the ultrasonic mounting process are shown in the process diagram of FIG. In the positioning step shown in FIG. 2A, in a state where the ultrasonic horn 11 having a vacuum suction function and the anvil 12 serving as a heater table are vertically arranged opposite to each other, the ultrasonic horn 11 is indicated by an arrow 11a. Then, the bare chip 8 is sucked and held, and the wiring board 7 is sucked and held on the heater table / anvil 12 as shown by an arrow 12a. In this state, while relatively moving the ultrasonic horn 11 and the heater table / anvil 12 in the horizontal direction, the positioning of the bump 9 on the bare chip 8 and the electrode region 10 of the wiring pattern 6 on the wiring board 7 is performed. At the same time, the wiring board 7 is heated to 150 ° C. by the heater table and anvil 12.
[0051]
In the step of removing the thermoplastic resin adhesive shown in FIG. 4B, the ultrasonic vibration (63.5 KHz, 2 W) is generated by the ultrasonic horn 11 and the anvil 12 also serving as the heater table as shown by the arrow v. While applying, as shown by the arrow P, the bump 9 of the bare chip 8 is pressed against the thermoplastic resin adhesive (thermoplastic resin film) 4a in a heated and melted state by a load pressure (0.1 to 0.3 kgf). By pressing, the melted thermoplastic resin film 4a is pushed away to bring the bump 9 and the electrode region 10 into contact.
[0052]
In the ultrasonic bonding step shown in FIG. 4C, the ultrasonic vibration v is continuously applied, so that the diffusion bonding between the metals is advanced, and the bump 9 and the electrode region 10 are ultrasonically bonded. .
[0053]
Returning to FIG. 1 again, the description will be continued.
[Adhesion process (E)]
In this step, by removing the heating of 150 ° C. applied to the wiring board, the melted thermoplastic resin coating 4 a is re-cured by natural cooling or forced cooling, and the gap between the semiconductor bare chip 8 main body and the wiring pattern 6 is removed. To adhere. That is, the molten thermoplastic resin film 4a filled between the bottom surface of the semiconductor bare chip 8 and the wiring board 7 is cooled and solidified, and the semiconductor bare chip 8 and the wiring board 7 are firmly adhered and fixed. .
[0054]
FIG. 3 shows a mounting structure completed through the above steps (A) to (E). As shown in the figure, according to this mounting structure, (1) reliable electrical conduction can be achieved because the bonding between the bump 9 and the electrode region 10 is diffusion bonding by ultrasonic waves; The joint between the electrode region 9 and the electrode region 10 is sealed with resin, so that the moisture resistance is improved. (3) The semiconductor chip 8 and the wiring substrate 7 are bonded when the thermoplastic resin film 4a is cured. Therefore, mechanical mounting strength against pulling and the like is high, (4) electrical conduction and mechanical coupling can be simultaneously performed in a short time, (5) a special sealing or bonding step, and a bonding material. (6) Since the thermoplastic resin film does not exist in the portion where the substrate surface is exposed, the substrate surface does not stick more than necessary during heating. An effect can be obtained.
[0055]
FIG. 4 shows the bonding strength between the semiconductor bare chip 8 and the wiring pattern 6 in the case of the mounting method using the resin coating of the present embodiment, in comparison with that in the case where only ultrasonic bonding is used. As is clear from the figure, in the case of the mounting method of the present invention, a strong bonding strength of two to three times was obtained as compared with the case of only the ultrasonic bonding. Needless to say, this is because the semiconductor chip 8 and the wiring board 7 are bonded when the thermoplastic resin film 4a is cured.
[0056]
In the above-described embodiment, the PET film 2 is used as the resin base material constituting the laminated material 1, but a polyimide film or the like may be used instead of the PET film.
[0057]
As the material of the etching resist pattern 4, a polyester-based thermoplastic resin can be used instead of the polyolefin-based resin. However, in this case, the etching solution is an acid-based FeCl 2 Will be used.
[0058]
The wiring board 7 shown in FIG. 1C has a wiring pattern 6 whose entire surface is covered with a thermoplastic resin coating 4a, and is commonly used as a flip-chip connection wiring board. can do.
[0059]
According to such a configuration, when used in the above-described mounting method, the surface of the wiring pattern 6 is covered with the thermoplastic resin film 4a over the entire surface, so that the sealing structure having good moisture resistance is provided. In addition, an adhesive structure having high tensile strength can be obtained. That is, the thermoplastic resin film 4a located near the electrode region 10 on the wiring pattern 6 mainly contributes to the sealing action of the ultrasonic bonding portion, while the thermoplastic resin film 4a located in a portion other than the electrode region is a semiconductor chip. 8 contributes to the adhesive action between the main body and the wiring board 7.
[0060]
In addition, the method of manufacturing a wiring substrate shown in FIGS. 1B and 1C uses a thermoplastic resin as an etching mask material used when forming a wiring pattern by etching. Therefore, it can be generalized as a method for manufacturing a wiring board for flip chip connection.
[0061]
According to such a configuration, since the etching mask material used for the etching process for forming the wiring pattern becomes the thermoplastic resin film covering the entire surface of the conductor pattern as it is, a separate film forming step is unnecessary. It requires no effort and can be manufactured at low cost.
[0062]
Finally, the operational effects of the semiconductor chip mounting method according to this embodiment will be described together. That is, according to the above mounting method,
(1) In the step of forming a wiring pattern, it is not necessary to separate the insulating resist used in the etching process in a separate step, and the cost can be reduced.
[0063]
(2) Further, the insulating resist made of a thermoplastic resin acts as an adhesive immediately below the semiconductor chip, and the semiconductor mounting strength by ultrasonic waves can be reinforced.
[0064]
(3) Further, the periphery of the bump can be sealed with a resin material, and the reliability of the bump connection at the moisture resistance can be improved.
[0065]
(4) The resin material having the above-mentioned purpose, which is required in the conventional method, is unnecessary, and the material cost can be reduced.
[0066]
(5) A reliable connection between terminals can be obtained by diffusion bonding of a metal between a bump and a wiring pattern by ultrasonic vibration.
[0067]
(6) Ultrasonic bonding, melting and curing of the thermoplastic resin can be performed within 1 to 2 seconds, and the production time can be shortened.
[0068]
Next, an embodiment of a method for manufacturing a data carrier according to the present invention will be described with reference to FIGS. This data carrier can read electromagnetic waves that function as an airline tag, a distribution management label, an unmanned ticket gate pass, and the like. The data carrier includes a data carrier body in which a metal foil pattern constituting an antenna coil is held on a film-shaped resin base, and a transmission / reception circuit, a memory, and the like are formed in an aluminum foil wiring pattern on the surface of the film-shaped resin base. And an electronic component module having a semiconductor bare chip mounted thereon.
[0069]
One example of a data carrier embodiment is shown in FIG. As shown in the figure, this data carrier DC is obtained by holding a spirally conductive pattern (corresponding to an antenna coil) 102 made of copper foil having a thickness of 10 μm on one side of a substrate 101 made of PET (polyethylene terephthalate) having a thickness of 25 μm. And an electronic component module 200 in which a bare chip IC 202 is mounted on a 70 μm-thick glass epoxy small piece 201 on the lower surface side in the figure. Then, the electronic component module 200 is mounted on the data carrier main body 100 such that the small pieces 201 straddle (in other words, intersect) the circling conductor bundles 102a constituting the spiral conductor pattern 102, and The electrical connection with the pattern 102 is made at the inner terminal pad 103 and the outer terminal pad 104 of the spiral conductor pattern 102.
[0070]
An example of a mounting structure of the electronic component module 200 is shown in an enlarged sectional view of FIG. The method of manufacturing the data carrier main body 100 and the electronic component module 200 shown in FIGS. 5 and 6 will be sequentially described in detail below.
[0071]
FIG. 7 shows an example of a manufacturing process of the spiral conductor pattern 102 constituting the antenna coil. With reference to the figure, a process for forming a spiral conductor pattern 102 serving as an antenna coil on one surface of a PET film base 101 will be described.
[0072]
(Step A)
First, a Cu-PET laminated base material 301 is prepared. As an example, a 10-μm-thick copper foil 303 is laminated on one side of a 25-μm-thick PET film 302 via a urethane-based adhesive, and this is placed at 150 ° C. under a pressure of 5 kg / cm. 2 Laminate and bond through thermal lamination under the conditions described above. Thus, a Cu-PET laminated material 301 in which the copper foil 303 is adhered to the surface of the PET film 302 is completed.
[0073]
(Step B)
Next, a spiral etching resist pattern 304 is formed on the surface of the copper foil 303 of the Cu-PET laminated material 301. That is, in a spiral shape having the number of turns, the line width, the pitch, and the inner and outer circumferences to obtain the necessary L value and Q value as the characteristics of the coil, an insulating etching resist ink is applied on the copper foil 303 using, for example, an offset printing method. Print. At this time, a resist ink that is cured by heat or active energy rays is used. Ultraviolet rays or electron beams are used as the active energy rays. When ultraviolet rays are used, a photopolymerizing agent is added to a resist ink.
[0074]
(Step C)
Next, on the surface of the copper foil 303 of the Cu-PET laminated material 301, a conductive etching resist pattern 305 a having a required electrode shape is formed with a conductive ink at a position where electrical conduction connection with an electrode of the electronic component module 200 is performed. 305b (103 and 104 in FIG. 5) are formed. The formation of the resist patterns 305a and 305b is performed by the same offset printing as in the above-described process, and a thermosetting conductive adhesive that is cured by a heat treatment at 120 ° C. for about 20 minutes is used as the resist ink. The printing of the conductive ink in this step may be performed by a commonly used screen printing method. For example, a photopolymerizing agent is added to a mixture of Ag particles and a thermoplastic adhesive as an ink material. Alternatively, a solder paste or the like may be used.
[0075]
(Step D)
Next, the copper foil portion 306 exposed from the etching resist patterns 304, 305a, and 305b is removed by performing a conventionally known etching to form a spiral conductor pattern (102 in FIG. 5) serving as an antenna coil. In this etching process, FeCl is used as an etching solution. 2 (120 g / l) at 50 ° C. to remove the copper foil 303. Thereafter, generally, the electronic component cannot be mounted on the circuit, that is, on the spiral pattern constituting the antenna coil, unless the etching resist formed in the step B is removed. As described in the previous step C, there are the conductive resist patterns 305a and 305b, and it is not necessary to remove the etching resist by mounting the electronic components at these positions. That is, according to the present invention, the step of removing the etching resist can be omitted, and the etching resist 304 formed by the insulating ink also has the effect of functioning as an insulating protective layer on the surface of the copper foil circuit pattern.
[0076]
(Step E)
Lastly, in the present embodiment, a through hole 307 into which a convex portion (potting portion 411) of an electronic component module described later can be inserted is pressed. Thus, the data carrier main body 100 in which the spiral conductive pattern 308 (102) serving as an antenna coil is held on one side of the PET film base 302 (101) is completed.
[0077]
Next, an example of a production process of the electronic component module 200 is shown in FIG. The contents shown in FIG. 8 are the same as those described above except that the bare chip 408 is resin-sealed with the potting 411 in the final step and the conductive resist 412 is arranged in the electrode portion for connection with the data carrier body 100. Are the same as those described with reference to FIG.
[0078]
[Metal foil laminated material manufacturing process (A)]
In this step, an Al-PET laminated material 401 that is a raw material of a film-shaped wiring board is manufactured. The Al-PET laminated material 401 is formed, for example, by laminating a hard aluminum foil 403 having a thickness of 35 μm on one side (an upper surface in the figure) of a PET film 402 having a thickness of 25 μm via a urethane-based adhesive. / Cm 2 It is manufactured through a step of laminating and bonding through thermal lamination under the conditions described above.
[0079]
[Etching mask printing step (B)]
In this step, an etching resist pattern 404 having a required wiring pattern shape is formed on the surface of the hard aluminum foil 403 of the Al-PET laminate 401. The resist pattern 404 is formed by, for example, applying a polyolefin-based thermoplastic resin adhesive that melts at a temperature of about 150 ° C. to a thickness of about 4 to 6 μm on the surface of the hard aluminum foil 403 by a method such as gravure printing. This is done by: This coating thickness is preferably adjusted according to the bump size or shape of the mounted bare chip. In addition, in this step, conductive etching resist patterns 412a and 412b having a required electrode pattern shape are arranged at connection portions of the data carrier body 100 with the terminal pad portions 305a and 305b. The formation of the resist patterns 412a and 412b is performed by the same offset printing as in the above-described process, and a thermosetting conductive adhesive that is cured by heat treatment at 120 ° C. for about 20 minutes is used as the resist ink. The printing of the conductive ink in this step may be performed by a commonly used screen printing method. For example, a photopolymerizing agent is added to a mixture of Ag particles and a thermoplastic adhesive as an ink material. Alternatively, a solder paste or the like may be used.
[0080]
[Etching step (C)]
In this step, the wiring pattern 406 made of the hard aluminum foil 403 is formed by removing the aluminum foil portion 405 exposed from the etching resist pattern 404 by a conventionally known etching process. The wiring pattern 406 is formed by exposing the aluminum foil portion 405 exposed from the etching resist pattern 4 to, for example, NaOH (120 g / l) as an etching solution at a temperature of 50 ° C. On the surface of the wiring board 407 obtained in this etching step, a wiring pattern 406 made of the hard aluminum foil 403 appears. The entire surface of the wiring pattern 406 is covered with a polyolefin-based thermoplastic resin adhesive used as an etching resist pattern (etching mask) 404. In other words, at least the surface of the electrode region (the region to be connected to the bump of the semiconductor bare chip described later) of the wiring pattern 406 is covered with the thermoplastic resin film 404a.
[0081]
[Ultrasonic mounting process (D)]
In this step, the semiconductor bare chip 408 is mounted on the wiring board 407 while applying ultrasonic waves. In this step, in a state where the thermoplastic resin film 404a covering the electrode region 410 on the wiring pattern 406 is heated and melted, ultrasonic waves are applied to the bumps 409 of the semiconductor bare chip 408 on the melted thermoplastic resin film 404a. By pressing while applying, a step (first step) of displacing the molten thermoplastic resin film 404a to make the bump 409 and the electrode region 410 contact with each other, and an ultrasonic wave in a state where the bump 409 and the electrode region 410 are in contact with each other (Second step) in which the bumps 409 and the electrode regions 410 are ultrasonically bonded by continuously applying the pressure.
[0082]
That is, the semiconductor bare chip 408 has a thickness of 150 μm, and is configured as a so-called surface mount type component in which a bump 409 serving as a metal terminal for connection protrudes from the bottom surface. In the first step, the bumps (for example, made of gold) 409 are pressed against the thermoplastic resin film 404a melted by heating at 150 ° C. while applying ultrasonic vibration. Then, the melted thermoplastic resin film 404a is pushed away from the tip position of the bump 409 by the ultrasonic vibration of the bump 409 and is removed, and the oxide layer on the surface of the aluminum foil wiring pattern 406 is mechanically removed by the vibration. Is done. As a result, the bump 409 is brought into contact with the electrode region 410. In the second step, thereafter, the bump 409 and the electrode region 410 of the wiring pattern 406 are further heated by frictional heat due to vibration, and a metal fusion portion where gold atoms are diffused into the aluminum foil is formed, and the ultrasonic waves of both are formed. Joining is completed.
[0083]
In the first and second steps described above, after the semiconductor bare chip 8 is arranged at a predetermined position, for example, a load pressure of 0.2 kg / mm 2 The process is completed by applying ultrasonic vibration having a frequency of 63 KHz for several seconds.
[0084]
[Adhesion process (E)]
In this step, by removing the heating of 150 ° C. applied to the wiring board, the melted thermoplastic resin film 404 a is re-cured by natural cooling or forced cooling, and the gap between the semiconductor bare chip 408 body and the wiring pattern 406 is removed. To adhere. That is, the molten thermoplastic resin film 404a filled between the bottom surface of the semiconductor bare chip 408 and the wiring board 407 is cooled and solidified, and the semiconductor bare chip 408 and the wiring board 407 are firmly bonded and fixed. . Thereafter, if necessary, the semiconductor bare chip 408 is sealed with a resin by a known method, and the potting portion 411 is formed.
[0085]
Next, the electronic component module 200 is mounted on the data carrier main body 100 so that the insulating small pieces 201 straddle the spiral conductor bundle 102a constituting the spiral conductor pattern 102, and the electrical contact with the spiral conductor pattern is made. Referring to FIG. 9, a description will be given of a procedure in which the electrical connection is separately performed on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the spiral conductor pattern 102 and separately.
[0086]
(Step A)
First, the electronic component mounting surface of the electronic component module 200 and the conductive pattern forming surface of the data carrier main body 100 are opposed to each other, and the electronic component module 200 straddles the orbiting conductor bundle 102a constituting the spiral conductor pattern 102 ( In other words, the electronic component module 200 is mounted on the data carrier main body 100 so as to intersect. At this time, the potting portion 411 that covers the bare chip 408, which is an electronic component, is received in the hole 307 formed on the data carrier main body 100 side. Further, on the electronic component module 200 side, conductive resist regions 412a and 412b, which are electrode regions of a pair of aluminum foil regions 406 and 406 that are electrically connected to the bumps 409 and 409 of the bare chip 408, form a pair of conductive resist regions on the data carrier body 100 side. It is located just above the conductive resist patterns 305a and 305b. That is, the copper foil regions 406, 406 on the electronic component module 200 side and the conductive resist patterns 305a, 305b on the data carrier main body 100 side face each other via the conductive resist regions 412, 412.
[0087]
(Step B)
Next, the indenters 501a and 501b heated at a temperature of 160 ° C. are pressed from above the electronic component module 200, particularly, directly above the pair of conductive resist patterns 305a and 305b for a load pressure of 21.7 kg for 20 seconds. At this time, the conductive resist pattern, which is a thermoplastic adhesive film, is locally softened and melted, and the conductive resist regions 412a and 412b that are electrically connected to the terminal regions 406 and 406 of the electronic component module 200 and the data carrier body 100 side. The conductive resist patterns 305a and 305b are bonded and fixed. On the other hand, the portion of the thermoplastic resin film 404a can be used for bonding the electronic component module 200 and the data carrier body 100 while maintaining insulation, and the etching resist 304 on the surface of the spiral conductive pattern 102 remains as an insulating material. Therefore, a wiring pattern (not shown) on the insulating base piece 402 (201) of the electronic component module 200 also serves as a jumper member connecting the inner and outer peripheries of the spiral conductor pattern 102. As a result, the electrical connection between the spiral conductive pattern 102 and the bare chip 408 becomes possible without using a jumper member or a back wiring pattern as in the conventional structure.
[0088]
Next, another embodiment of the method for manufacturing a data carrier according to the present invention will be described with reference to FIGS. This data carrier is also capable of reading electromagnetic waves that functions as an airline tag, a logistics management label, an unmanned ticket gate pass, and the like. The data carrier includes a data carrier main body in which a metal foil pattern forming an antenna coil is held on a film-shaped resin base in the same manner as the previous example described with reference to FIG. An electronic component module in which a semiconductor bare chip constituting a transmitting / receiving circuit, a memory, or the like is mounted on an aluminum foil wiring pattern on the surface of the base is integrated.
[0089]
FIG. 10 shows an example of a manufacturing process of the spiral conductor pattern 102 (FIG. 5) constituting the antenna coil. With reference to the figure, a process for forming a spiral conductive pattern 102 (FIG. 5) serving as an antenna coil on one side of a PET film base 101 (FIG. 5) will be described.
[0090]
(Step A)
First, the Cu-PET laminated base material 1 is prepared. As an example, a 10 μm-thick copper foil is laminated on one side of a 25 μm-thick PET film via a urethane-based adhesive, and this is placed at 150 ° C. under a pressure of 5 kg / cm. 2 Laminate and bond through thermal lamination under the conditions described above. Thereby, the Cu-PET laminate 601 in which the copper foil 603 is adhered to the surface of the PET film 602 (101) is completed.
[0091]
(Step B)
Next, a spiral-shaped and terminal-shaped etching resist pattern 604 is formed on the surface of the copper foil 603 of the Cu-PET laminated material 601. In other words, insulated etching resist ink is printed on Cu foil using, for example, an offset printing method in a spiral shape having the number of turns, line width, pitch, and inner and outer circumferences required to obtain the required L value and Q value as coil characteristics. I do. As the resist ink at this time, a resist ink that is cured by heat or active energy rays is used. Ultraviolet rays or electron beams are used as the active energy rays. When ultraviolet rays are used, a photopolymerizing agent is added to a resist ink.
[0092]
(Step C)
By removing the Cu foil portion 603a exposed from the etching resist pattern 604 formed by the above process by a conventionally known etching method, the spiral conductor pattern 605 constituting the antenna coil and the inner and outer peripheral terminal pads 606a and 606b are formed. I do. In this etching process, FeCl is used as an etching solution. 2 (120 g / l) is used under the condition of 50 ° C. to remove a necessary copper foil portion (Cu).
[0093]
Thereafter, generally, the electronic component cannot be mounted on a circuit, that is, a coil unless the insulating etching resist 604 formed in the step (B) is removed. Since the etching resist located at the portions 606a and 606b is removed by mechanical friction by ultrasonic waves at the time of bonding described later, it is not necessary to remove the insulating resist 604. That is, according to the present invention, the effect of removing the etching resist 604 can be omitted and the etching resist 604 can be used as an insulating protective layer on the surface of the copper conductor pattern 605.
[0094]
Next, an example of a production process of the electronic component module 200 is shown in FIG.
[0095]
[Metal foil laminated material manufacturing process (A)]
In this step, an Al-PET laminated material 701 as a raw material of a film-shaped wiring board is manufactured. The Al-PET laminate 701 is formed, for example, by stacking a hard aluminum foil 703 having a thickness of 35 μm on one side (upper surface in the figure) of a PET film 702 having a thickness of 25 μm via a urethane-based adhesive. / Cm 2 It is manufactured through a step of laminating and bonding through thermal lamination under the conditions described above.
[0096]
[Etching mask printing step (B)]
In this step, an etching resist pattern 704 having a required wiring pattern shape is formed on the surface of the hard aluminum foil 703 of the Al-PET laminated material 701. The resist pattern 704 is formed, for example, by applying a polyolefin-based thermoplastic resin adhesive that melts at a temperature of about 150 ° C. to a thickness of about 4 to 6 μm on the surface of the hard aluminum foil 703 by a method such as gravure printing. This is done by: This coating thickness is preferably adjusted according to the bump size or shape of the mounted bare chip.
[0097]
[Etching step (C)]
In this step, the wiring pattern 706 made of the hard aluminum foil 703 is formed by removing the aluminum foil portion 705 exposed from the etching resist pattern 704 by a conventionally known etching process. The wiring pattern 706 is formed by exposing the aluminum foil portion 705 exposed from the etching resist pattern 704 to, for example, NaOH (120 g / l) as an etching solution at a temperature of 50 ° C. A wiring pattern 706 made of a hard aluminum foil 703 appears on the surface of the wiring board 707 obtained in this etching step. The surface of the wiring pattern 706 is entirely covered with a polyolefin-based thermoplastic resin adhesive used as an etching resist pattern (etching mask) 704. In other words, the surface of at least the electrode region (the region to be connected to a bump of a semiconductor bare chip described later) of the wiring pattern 706 is covered with the thermoplastic resin film 704a.
[0098]
[Ultrasonic mounting process (D)]
In this step, the semiconductor bare chip 708 is mounted on the wiring board 707 while applying ultrasonic waves. In this step, in a state where the thermoplastic resin film 704 a covering the electrode region 710 on the wiring pattern 706 is heated and melted, ultrasonic waves are applied to the bumps 709 of the semiconductor bare chip 708 on the thermoplastic resin film 704 a in the melted state. By pressing while applying, the molten thermoplastic resin film 704a is pushed away and the bump 709 is brought into contact with the electrode region 710 (the first step). In the state where the bump 709 and the electrode region 710 are in contact with each other, the ultrasonic wave is applied. (Second step) in which the bumps 709 and the electrode regions 710 are ultrasonically bonded by continuously applying the pressure.
[0099]
That is, the semiconductor bare chip 708 has a thickness of 150 μm, and is configured as a so-called surface mount type component in which a bump 709 serving as a metal terminal for connection projects from the bottom surface. In the first step, the bumps (for example, made of gold) 709 are pressed against the thermoplastic resin film 704a melted by heating at 150 ° C. while applying ultrasonic vibration. Then, the melted thermoplastic resin film 704a is pushed away from the tip position of the bump 709 by the ultrasonic vibration of the bump 709 and is removed, and the oxide layer on the surface of the aluminum foil wiring pattern 706 is mechanically removed by the vibration. Is done. As a result, the bump 709 and the electrode region 710 are brought into contact. In the second step, thereafter, the bump 709 and the electrode region 710 of the wiring pattern 706 are further heated by frictional heat due to vibration, and a metal fusion portion in which gold atoms are diffused in the aluminum foil is formed. Joining is completed.
[0100]
In the first and second steps described above, after the semiconductor bare chip 8 is arranged at a predetermined position, for example, a load pressure of 0.2 kg / mm 2 The process is completed by applying ultrasonic vibration having a frequency of 63 KHz for several seconds.
[0101]
[Adhesion process (E)]
In this step, by removing the heating of 150 ° C. applied to the wiring board, the molten thermoplastic resin film 704 a is re-cured by natural cooling or forced cooling, and the gap between the semiconductor bare chip 708 main body and the wiring pattern 706 is removed. To adhere. That is, the molten thermoplastic resin coating 704a filled between the bottom surface of the semiconductor bare chip 708 and the wiring board 707 is cooled and solidified, and the semiconductor bare chip 708 and the wiring board 707 are firmly bonded and fixed. . Thereafter, if necessary, the semiconductor bare chip 708 is sealed with a resin by a known method, and the potting portion 711 is formed. Thus, the electronic component module 707 is completed.
[0102]
Next, a process of mounting the electronic component module 707 on the data carrier 607 and electrically connecting to the antenna coil will be described with reference to FIG. This step is performed using an ultrasonic welding technique.
[0103]
(Step A)
First, the electronic component module 707 is mounted on the data carrier main body 607 in an aligned state in which the joining portions 708a and 708b on the electronic component side and the terminal pads 606a and 606b that are the joining portions on the data carrier main body side face each other.
[0104]
(Step B)
Next, a pair of indenters 801 and 802 that are integrally lowered are placed directly above the joining portions 708a and 708b of the electronic component module 707 with a load pressure P (0.2 kg / mm). 2 ), While applying ultrasonic vibration having a frequency of V (40 kHz), it is pressed for about time T (0.5 seconds). Reference numerals 803 and 804 denote anvils arranged to face the indenters 9 and 10.
[0105]
Generally, welding is performed by bringing the atoms close to each other (a few angstroms) so that the attractive force works between the atoms on the surface of the metal to be bonded, and by bringing the atoms in the entire surface into contact in an ordered arrangement. Occurs. However, since the surface of the metal is usually covered with a thin surface layer such as an oxide or an adsorbed gas, access of a clean base metal atom is hindered and sufficient bonding force is not generated.
[0106]
Therefore, in this ultrasonic bonding method, the metal surface layer is removed by ultrasonic vibration according to the method described above, and the atoms are further diffused by energizing the atomic vibration, so that the terminal of the electronic component module and the terminal on the antenna coil side are diffused. Is adhesively fixed.
[0107]
Further, as described above, the present method is based on the principle of realizing the bonding by removing the metal surface layer by ultrasonic vibration, and the step (B) of FIG. 12 is performed on the terminal pads 606a and 606b of the conductor pattern. Even if this bonding step is performed without removing the formed insulating etching resist 704, sufficient electrical and mechanical bonding characteristics can be obtained between the electronic component module 707 side and the data carrier main body 607 side. Through the above steps, the film data carrier DC (see FIG. 5) according to the present invention is completed.
[0108]
In the embodiment described above, for example, while providing a large number of irregularities corresponding to the shape of the fused portion on the end faces of the anvils 803 and 804 facing the indenters 801 and 802, the pressing time of the indenters 801 and 802 is adjusted. Thus, the plastic flow of the metal is locally generated corresponding to the protrusion, and the resin layers facing each other from the portion where the metal layer is removed can be fused by ultrasonic vibration. In particular, when such metal fusion and resin fusion are used in combination, the mechanical bonding strength of the electronic component module is significantly improved, so that the data carrier can be roughened such as in an airline tag or a distribution management label. It is effective when it is easy to be treated.
[0109]
Since the film-shaped data carrier completed in this way uses an electromagnetic field as a reading medium, it is not so much restricted in the distance and direction in reading, and specifically, in the reading direction. The data stored in the semiconductor can be reliably read from a distance of 100 to 1000 mm without receiving the data.
[0110]
FIG. 13 shows the results of a moisture resistance test (temperature: 85 ° C., humidity: 85%) of the film-shaped data carrier manufactured in this embodiment. As shown in the figure, the fluctuation of the communication distance after the elapse of 250 hours in the moisture resistance test was within ± 10%, and it was confirmed that a sufficient value was obtained as the moisture resistance reliability of the bump connection portion.
[0111]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the semiconductor chip on the wiring board can be mounted quickly, electrically and mechanically reliably, and at a low cost, by a flip-chip connection type semiconductor. A method for mounting a chip can be provided.
[0112]
Further, according to the present invention, a method of manufacturing an electromagnetic wave readable data carrier capable of mass-producing low-cost electromagnetic wave readable data carriers functioning as air tags, distribution management labels, unmanned ticket gates, and the like. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram illustrating a mounting method of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing details of an ultrasonic mounting process.
FIG. 3 is a sectional view of a mounting structure according to the method of the present invention.
FIG. 4 is a table showing the bonding strength between a semiconductor chip and a wiring pattern;
FIG. 5 is a front view showing an example of a data carrier.
FIG. 6 is a sectional view of a laminated portion of a data carrier main body and an electromagnetic component module.
FIG. 7 is a process chart showing a manufacturing process of the data carrier main body.
FIG. 8 is a process chart showing a manufacturing process of the electronic component module.
FIG. 9 is a process chart showing a process of mounting the electronic component module on the data carrier main body.
FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing process of the data carrier main body.
FIG. 11 is a diagram showing a manufacturing process of the electronic component module.
FIG. 12 is a process chart showing a process of mounting the electronic component module on the data carrier main body.
FIG. 13 is a table showing the results of a moisture resistance test of a film data carrier to which the present invention is applied.
FIG. 14 is a diagram showing a first conventional method of flip chip connection.
FIG. 15 is a diagram showing a second conventional method of lip chip connection.
[Explanation of symbols]
1,401,701 Al-PET laminated base material
2,402,702 PET film
3,403,703 Aluminum foil
4,404,704 Etching resist pattern made of thermoplastic resin
5,405,705 Part where resist pattern does not exist
6,406,706 Aluminum foil wiring pattern
7,407,707 Wiring board
8,408,708 Semiconductor bare chip
9,409,709 Bump
10,410,710 Electrode area on wiring pattern
11,801,802 Ultrasonic horn
12,803,804 Heater table and ultrasonic anvil
DC data carrier
100 Data carrier body
101 PET base
102 Spiral conductor pattern
102a orbiting conductor bundle
103 Inner peripheral terminal pad
104 Outer terminal pad
200 Electronic component module
201 insulating piece
202 bare chip
411,711 Potting section
412 conductive resist area
501a, 501b Indenter

Claims (6)

配線パターン上の電極領域を覆う熱可塑性樹脂被膜を加熱溶融させた状態において、その溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜の上に半導体ベアチップのバンプを超音波振動を付与しつつ押し付けることにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜を押し退けてバンプと電極領域とを接触させる工程と、
前記バンプと電極領域とが接触した状態において、バンプに超音波振動を継続的に付与することにより生じる摩擦によって前記電極領域の表面の酸化物層を除去すると共に、バンプと電極領域との金属融着部を形成する工程と、
前記溶融した熱可塑性樹脂を冷却固化させて、半導体ベアチップ本体を配線基板上に接着させる工程と、
を具備する半導体チップの実装方法。In a state where the thermoplastic resin film covering the electrode region on the wiring pattern is heated and melted, the semiconductor bare chip bumps are pressed onto the thermoplastic resin film in the melted state while applying ultrasonic vibration, thereby being melted. A step of contacting the bump and the electrode region by displacing the thermoplastic resin film,
In a state where the bump and the electrode region are in contact with each other, the oxide layer on the surface of the electrode region is removed by friction generated by continuously applying ultrasonic vibration to the bump, and a metal fusion between the bump and the electrode region is performed. A step of forming an attachment portion;
The step of cooling and solidifying the molten thermoplastic resin, and bonding the semiconductor bare chip body to the wiring board,
A mounting method of a semiconductor chip comprising: 配線パターン上の電極領域を覆う熱可塑性樹脂被膜を加熱溶融させた状態において、その溶融状態にある熱可塑性樹脂被膜の上に半導体ベアチップのバンプを、当該バンプと前記熱可塑性樹脂被膜の接触面に平行な方向に超音波振動を付与しつつ押し付けることにより、溶融した熱可塑性樹脂被膜を押し退けてバンプと電極領域とを接触させる工程と、
前記バンプと電極領域とが接触した状態において、バンプと前記電極領域の接触面に平行な方向に超音波振動を継続的に付与することにより生じる摩擦によって前記電極領域の表面の酸化物層を除去すると共に、バンプと電極領域との金属融着部を形成する工程と、
前記溶融した熱可塑性樹脂を冷却固化させて、半導体ベアチップ本体を配線基板上に接着させる工程と、
を具備する半導体チップの実装方法。In a state where the thermoplastic resin film covering the electrode region on the wiring pattern is heated and melted, the bump of the semiconductor bare chip is formed on the thermoplastic resin film in the melted state, and the contact surface between the bump and the thermoplastic resin film is formed. By pressing while applying ultrasonic vibration in a parallel direction, a step of pushing out the molten thermoplastic resin coating and contacting the bump and the electrode region,
In a state where the bump and the electrode region are in contact with each other, the oxide layer on the surface of the electrode region is removed by friction generated by continuously applying ultrasonic vibration in a direction parallel to the contact surface between the bump and the electrode region. And forming a metal fusion part between the bump and the electrode region,
The step of cooling and solidifying the molten thermoplastic resin, and bonding the semiconductor bare chip body to the wiring board,
A mounting method of a semiconductor chip comprising: 請求項１又は請求項２の何れかに記載の半導体チップの実装方法に使用されるフリップチップ接続用配線基板であって、配線パターンの表面がその全面に亘って熱可塑性樹脂被膜により覆われている、フリップチップ接続用配線基板。A flip-chip connection wiring board used in the method of mounting a semiconductor chip according to claim 1 , wherein a surface of the wiring pattern is covered with a thermoplastic resin film over the entire surface. Wiring board for flip chip connection. 請求項１又は請求項２の何れかに記載の半導体チップの実装方法に適用されるフリップチップ接続用配線基板の製造方法であって、配線パターンをエッチング処理にて形成する際に使用されるエッチングマスク材として熱可塑性樹脂を使用する、フリップチップ接続用配線基板の製造方法。 3. A method of manufacturing a flip-chip connection wiring board applied to the method of mounting a semiconductor chip according to claim 1 , wherein the wiring pattern is formed by etching. A method of manufacturing a wiring board for flip chip connection, wherein a thermoplastic resin is used as a mask material. 熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂が使用される、請求項１又は請求項２の何れかに記載の半導体チップの実装方法。 3. The method of mounting a semiconductor chip according to claim 1 , wherein a polyolefin resin is used as the thermoplastic resin. 熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系樹脂が使用される、請求項１又は請求項２の何れかに記載の半導体チップの実装方法。The method for mounting a semiconductor chip according to claim 1 , wherein a polyester-based resin is used as the thermoplastic resin.
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